CN109014048A - 硼铸铁缸套的铸造生产工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于柴油机部件加工技术领域,具体涉及一种硼铸铁缸套的铸造生产工艺及装置。将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼,扒渣;再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼,取样化验符合原铁水要求时出铁;加入孕育剂搅拌,扒渣,得到浇铸液;造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,浇铸液立式浇铸一箱6件,即得。硼铸铁缸套的铸造生产装置包括砂箱、砂芯,砂箱内设置直浇道、内浇道和横浇道,砂芯顶部侧壁上设置出气孔。本发明一箱6件,可节约成本,提高生产效率,提高产品质量,制得的硼铸铁缸套耐磨性得到较大提高,并且比铌缸套成本降低。
Description
技术领域
本发明属于柴油机部件加工技术领域,具体涉及一种硼铸铁缸套的铸造生产工艺及装置。
背景技术
现有的柴油机缸套,目前材质都是铌合金。目前铌合金有如下不足:1.市场反应耐磨性差。2.本体硬度偏低,现场检测平均硬度172.5HBW。现在市场硼合金缸套用用较多,但普遍是离心铸造,本体硬度高基本都可以达到200HBW以上,本体组织硬质相呈断续网状分布,分散状时硬质相占视场面积的6%-10%。但离心机设备成本投入大,考虑有些公司实际生产批量不太大,为了节省成本,采用现场具有的中频炉设备进行熔炼和树脂砂设备进行造型制芯,基本没有投资成本,而且还会降低缸套铸件生产成本。铸铁的熔炼工艺,不加预处理剂的感应电炉熔炼有自身的问题,如:白口倾向大,石墨化程度不符合要求,石墨形态差,即使在炉料配比不变、原铁液的成分符合要求、铁液温度相同的条件下,也很难保持铸铁的性能稳定。传统的树脂砂铸造缸套一般采用一箱两件,生产效率低,场地占用大。
发明内容
本发明的目的是提供一种硼铸铁缸套的铸造生产工艺,科学合理,简单易行,制得的硼铸铁缸套耐磨性得到较大提高,并且比铌缸套成本降低;本发明同时提供了硼铸铁缸套的铸造生产装置,可节约成本,提高生产效率,提高产品质量。
本发明所述的硼铸铁缸套的铸造生产工艺,步骤如下:
(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼,扒渣;
(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼,取样化验符合原铁水要求时出铁;
(3)加入孕育剂搅拌,扒渣,得到浇铸液;
(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,浇铸液立式浇铸一箱6件,即得。
以重量百分数计,
炉料干净、干燥,不得有油污、铁锈等杂质。
步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。
步骤(1)中熔炼温度为1380-1420℃。
步骤(2)中原铁水成分如下,以重量百分数计:
步骤(2)中熔炼温度为1460-1500℃。
步骤(2)中加入碳化硅前,原铁水表面应清除浮渣,加入碳化硅后迅速加入干净废钢,把碳化硅压入铁水充分搅拌,在15分钟后铁水水温度1460-1500℃,取样化验符合原铁水要求时出铁,出铁温度1500-1520℃。
碳化硅作为预处理剂的作用,对抗中频电炉熔炼铁水形核率少,白口倾向大,易于产生过冷石墨的特点。碳化硅的粒度为3-5mm。在出铁水前20-40分钟加入碳化硅预处理剂,选择此时铁水温度和时机获得外来质点,一是碳化硅吸收率高,二是在结晶前外来质点不易消失,后续结晶过程中被充分利用,能够提高铁水中的石墨的形核能力,细化石墨最终获得高性能的铸件。
步骤(3)中的孕育剂为硅钡和硅铁的混合物,硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3-0.5%,硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.1-0.3%。
步骤(3)中的浇铸液即孕育后的铁水成分如下,以重量百分数计:
步骤(3)中孕育剂在铁水包出至铁水量的1/3-2/3时加入,浇铸前进行充分的搅拌扒渣。
步骤(4)中浇铸温度为1350-1420℃。
步骤(4)中造型工艺采取水平分型,造型后90度翻转立式浇铸,一箱6件。
本发明所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置,包括砂箱、砂芯,砂箱内设置直浇道、内浇道和横浇道,直浇道设置在砂箱的中部位置,与砂芯轴线平行设置,内浇道分别垂直于砂芯轴线设置在砂箱的中部和底部,中部的内浇道利用铸件连通充当内浇道,横浇道用于连通底部的内浇道,横浇道和内浇道均位于直浇道两侧,横浇道和中部的内浇道均与直浇道连通,砂芯顶部侧壁上设置出气孔。
所述的砂芯采用顶端开口,底端封闭的中空结构。
所述的砂芯在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料,涂层厚度0.5mm-0.8mm。
所述的砂箱内共设有六个砂芯,每三个为一组对称分布在直浇道两侧。
本发明一箱6件,浇铸***采取底注式加中注式的特殊浇注***,底部和中间内浇道都采用薄片式,方便清理不宜带肉。中间内浇道利用铸件联通充当内浇道,减低铸件底部内浇道处的砂型的局部过热,减轻了铸件局部缩松倾向,减低了废品率。砂芯采用一端开口另一端封闭的中空结构,既减轻了砂芯重量,降低了发气量,减低了成本,又防止了铁水钻芯头的可能性,这种结构极大提高了砂芯的排气效率,降低了铸件的气孔发生概率。出气孔设置在一侧,浇铸铸件时,浇注工站在没有出气孔的一侧,防止铁水溢出伤到浇注工。
本发明的有益效果是:
本发明性能检测,采取一件缸套圆周对称部位取了4个试块,加工成直径6mm的试棒,得到缸套本体强度在320MPa以上,硬度220HBW以上。金相检测,本体硬质相呈网状或均匀分散状分布网孔直径≤150μm,硬质相占视场面积的15%。石墨形态为A+B型石墨,石墨级别1-2级。
本发明一箱6件,可节约成本,提高生产效率,提高产品质量,中间内浇道利用铸件联通充当内浇道,减低铸件底部内浇道处的砂型的局部过热,减轻了铸件局部缩松倾向,减低了废品率。砂芯采用一端开口另一端封闭的中空结构,既减轻了砂芯重量,降低了发气量,减低了成本,又防止了铁水钻芯头的可能性,这种结构极大提高了砂芯的排气效率,降低了铸件的气孔发生概率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3是图1的左视结构示意图。
图中:1、砂芯;2、减轻孔;3、直浇道;4、铸件;5、出气孔;6、内浇道;7、横浇道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述:
实施例1
(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼,扒渣;
(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼,取样化验符合原铁水要求时出铁;
(3)加入硅钡和硅铁搅拌,扒渣,得到浇铸液;
(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,浇铸液立式浇铸一箱6件,即得。
以重量百分数计,
步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。
步骤(1)中熔炼温度为1380℃。
步骤(2)中原铁水成分如下,以重量百分数计:
步骤(2)中熔炼温度为1500℃。
步骤(3)中硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3%,硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3%。
步骤(4)中浇铸温度为1420℃。
如图1-图3所示,本发明所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置,包括砂箱、砂芯1,砂箱内设置直浇道3、内浇道6和横浇道7,直浇道3设置在砂箱的中部位置,与砂芯1轴线平行设置,内浇道6分别垂直于砂芯1轴线设置在砂箱的中部和底部,中部的内浇道6利用铸件4连通充当内浇道6,横浇道7用于连通底部的内浇道6,横浇道7和内浇道6均位于直浇道3两侧,横浇道7和中部的内浇道6均与直浇道3连通,砂芯1顶部侧壁上设置出气孔5。砂芯1采用顶端开口,底端封闭的中空结构,中间的空腔为减轻孔2。砂芯1在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料,涂层厚度0.5mm-0.8mm。砂箱内共设有六个砂芯1,每三个为一组对称分布在直浇道3两侧。
造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,造型后90度翻转立式浇铸,一箱6件布置。砂型砂芯1在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料,涂层厚度0.5-0.8mm,合箱前烘干。合箱时砂芯1芯头和分型面处,用封箱膏密封,防止铁水包芯头呛火积分型面处跑火。
实施例2
(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼,扒渣;
(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼,取样化验符合原铁水要求时出铁;
(3)加入硅钡和硅铁搅拌,扒渣,得到浇铸液;
(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,浇铸液立式浇铸一箱6件,即得。
以重量百分数计,
步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。
步骤(1)中熔炼温度为1420℃。
步骤(2)中原铁水成分如下,以重量百分数计:
步骤(2)中熔炼温度为1460℃。
步骤(3)中硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.4%,硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.1%。
步骤(4)中浇铸温度为1350℃。
实施例3
(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼,扒渣;
(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼,取样化验符合原铁水要求时出铁;
(3)加入硅钡和硅铁搅拌,扒渣,得到浇铸液;
(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,浇铸液立式浇铸一箱6件,即得。
以重量百分数计,
步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。
步骤(1)中熔炼温度为1390℃。
步骤(2)中原铁水成分如下,以重量百分数计:
步骤(2)中熔炼温度为1480℃。
步骤(3)中硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.5%,硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.2%。
步骤(4)中浇铸温度为1400℃。
Claims (10)
1.一种硼铸铁缸套的铸造生产工艺,其特征在于步骤如下:
(1)将生铁、铬铁、锰铁和部分废钢加入到中频电炉熔炼,扒渣;
(2)再加入磷铁、硼铁、铜、碳化硅和剩余废钢搅拌熔炼,取样化验符合原铁水要求时出铁;
(3)加入孕育剂搅拌,扒渣,得到浇铸液;
(4)造型工艺采用呋喃树脂砂制型制芯,水平分型,浇铸液立式浇铸一箱6件,即得。
2.根据权利要求1所述的硼铸铁缸套的铸造生产工艺,其特征在于:以重量百分数计,
3.根据权利要求1所述的硼铸铁缸套的铸造生产工艺,其特征在于:步骤(1)中部分废钢的加入量是废钢总质量的2/3。
4.根据权利要求1所述的硼铸铁缸套的铸造生产工艺,其特征在于:步骤(2)中原铁水成分如下,以重量百分数计:
5.根据权利要求1所述的硼铸铁缸套的铸造生产工艺,其特征在于:步骤(3)中的孕育剂为硅钡和硅铁的混合物,硅钡的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.3-0.5%,硅铁的质量为生铁、铬铁、锰铁、废钢、磷铁、硼铁、铜和碳化硅总质量的0.1-0.3%。
6.一种硼铸铁缸套的铸造生产装置,包括砂箱、砂芯(1),其特征在于:砂箱内设置直浇道(3)、内浇道(6)和横浇道(7),直浇道(3)设置在砂箱的中部位置,与砂芯(1)轴线平行设置,内浇道(6)分别垂直于砂芯(1)轴线设置在砂箱的中部和底部,中部的内浇道(6)利用铸件(4)连通充当内浇道(6),横浇道(7)用于连通底部的内浇道(6),横浇道(7)和内浇道(6)均位于直浇道(3)两侧,横浇道(7)和中部的内浇道(6)均与直浇道(3)连通,砂芯(1)顶部侧壁上设置出气孔(5)。
7.根据权利要求6所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置,其特征在于:砂芯(1)采用顶端开口,底端封闭的中空结构。
8.根据权利要求6所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置,其特征在于:砂芯(1)在铁水经过的所有区域刷涂醇基涂料,涂层厚度0.5mm-0.8mm。
9.根据权利要求6所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置,其特征在于:砂箱内共设有六个砂芯,每三个为一组对称分布在直浇道(3)两侧。
10.根据权利要求6所述的硼铸铁缸套的铸造生产装置,其特征在于:底部和中间内浇道(6)都采用薄片式。
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