CN113523243B - 一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法,固体为低碳钢基层,液体为高铬铸铁金属液。1)在基层弯曲两端的端部加工锥台孔,锥台孔的面积总和大于横浇道的截面积;将基层的界面清理干净加热,布撒硼酸粉,形成硼酸层。2)将基层与耐磨层白模块、内浇道和翼边装配。翼边设计在基层四周边部,内浇道与锥台孔连接,内角充填树脂砂,外角部粘接扁通道和积液白模块。3)金属液自横浇道、内浇道、锥台孔进入耐磨层白模块型腔中,再由扁通道流入积液白模块的型腔中。4)采用冷加工的方法去除翼边、内浇道和扁通道。采用本方法生产的弯曲板状双金属耐磨件,消除了界面缝隙,高铬铸铁与基层全部冶金结合。
Description
技术领域
本发明应用于铸造领域,适用于双金属耐磨件固液复合铸造,具体涉及一种非平面结合界面的固液复合铸造。
背景技术
附图1为焊接在农机深耕机犁腿上的双金属耐磨件,其形状为板状弯曲90°,内角为直角,外角为270°,内角基层1为焊接性良好的低碳钢材质,外角耐磨层2为耐磨性良好的高铬铸铁材质,使用时,将其焊接在犁腿的一个直角上,耐磨层2起到抗磨作用,从而很好的保护了碳钢犁腿。附图2为焊接在装载机装载斗底边或侧边的双金属耐磨件,其形状为板状弯曲成尖角,与附图1的区别在于内角为锐角,外角为大于270°的大钝角,形成尖部,便于装载。两个产品的共同点有:1)双金属的结合面(即界面3)为弯曲的板状,很难进行液液复合,通常选择固液复合。2)厚度较薄,重量较轻,厚度均在20mm左右,单件重量3-4kg,传统固液结合界面3很难做到全部冶金结合,尤其是界面3,从外观上看会存在未结合的缝隙。通常采用如附图3所示的锥形块4与低碳钢锥台孔配合固定,使得基层1和耐磨层2产生机械连接,防止两者脱落。
发明内容
本发明解决的技术问题是:提供一种双金属耐磨件固液复合铸造方法,使得弯曲板状的双金属耐磨件固液冶金结合牢固,双金属界面外观无缝隙。
本发明采取的技术方案是:该固液复合铸造方法,固体为弯曲板状的低碳钢板基层,液体为高铬铸铁金属液,包括如下步骤:
1)基层处理:在基层弯曲两端的端部加工锥台孔,锥台孔的面积总和大于横浇道的截面积;将基层的界面清理干净,放入180-250℃的加热炉中加热,取出在界面上均匀布撒硼酸粉,或快速***硼酸粉中取出,界面上硼酸粉熔化,形成厚度为0.1-0.3mm硼酸层。
2)造型:将处理后的基层与耐磨层白模块、内浇道和翼边装配。所述翼边设计在所述基层四周边部,厚度为2-4mm;所述内浇道与锥台孔白模块粘接;涂刷硅藻土保温涂料,烘干后形成厚度为3-5mm的保温层。横浇道粘接后,在内角充填树脂砂。在耐磨层白模块外角部粘接扁通道和积液白模块。
3)浇注:高铬铸铁金属液浇注温度的过热度不低于300℃;高铬铸铁金属液自横浇道、内浇道、锥台孔进入耐磨层白模块型腔中,再由扁通道流入积液白模块的型腔中,完成自下而上充型过程。
4)开箱清理:采用冷加工的方法去除翼边、内浇道和扁通道。
本发明产生的有益效果是:采用本方法生产的弯曲板状双金属耐磨件,消除了界面缝隙,高铬铸铁与低碳钢基层全部冶金结合,高铬铸铁耐磨层得到了低碳钢基层的承载和保护,提高了弯曲板状双金属耐磨件的使用寿命。
附图说明
图1为犁腿双金属耐磨件示意图;
图2为装载斗双金属耐磨件示意图;
图3为双金属机械连接示意图;
图4为实施例1固液复合造型示意图;
图5为图4的A-A截面示意图;
图6为实施例2固液复合造型示意图;
其中:1-基层、2-耐磨层、3-界面、4-锥形块、5-耐磨层白模块、6-翼边、7-锥台孔、8-内浇道、9-树脂砂、10-保温涂层、11-扁通道、12-积液白模块、13-横浇道。
具体实施方式
实施例1:犁腿双金属耐磨件。
附图4为本实施例犁腿双金属耐磨件固液复合造型示意图,附图5为附图4的A-A截面示意图。采用消失模铸造,横浇道13、内浇道8、锥台孔7、耐磨层白模块5、扁通道11和积液白模块12全部采用消失模白模块制作,并粘接。高铬铸铁金属液自横浇道13、内浇道8、锥台孔7进入耐磨层型腔中,再由扁通道11流入积液白模块12的型腔中。为避免犁腿双金属耐磨件内角加砂困难,在造型前,预先充填溃散性良好的树脂砂9。
犁腿双金属耐磨件固液复合铸造方法如下:
1)基层处理。基层1由低碳钢板弯曲直角而成,低碳钢基层1按照图纸尺寸要求加工,在附图4所示基层左右两端的端部(即基层弯曲两端的端部)加工锥台孔7,该锥台孔7如附图5所示均布多个。所述锥台孔7的面积总和大于横浇道13的截面积,每个锥台孔7的面积小于与其连接的内浇道8的截面积。低碳钢基层1抛丸处理或抛光处理,重点是将低碳钢基层界面3的锈层和污油清理干净,然后放入180-250℃的加热炉中加热约1-2min,取出在界面上均匀布撒硼酸粉,或快速***硼酸粉中取出,加热的低碳钢基层将硼酸粉熔化,在界面上形成一薄层硼酸层,硼酸层厚度0.1-0.3mm。该硼酸层作用有两个,一是隔绝空气,防止界面氧化生锈,保持界面纯净,为固液结合打下基础。二是增加双金属的浸润程度,提高双金属的结合力,有利于固液复合的冶金结合。
2)造型。界面上形成硼酸层的低碳钢基层1冷却后,与耐磨层白模块5、内浇道8和翼边6装配。翼边6设计在基层1的四周边部,如附图4和附图5所示,厚度2-4mm。涂刷保温涂料,烘干后形成保温层10,厚度控制在3-5mm。内浇道8与横浇道13粘接,在内角充填树脂砂9。由于本实施例高铬铸铁金属液浇注量较少,需要一箱多件造型浇注。附图4为本实施例的单件造型示意图,振动造型加砂接近顶部时,粘接扁通道11和积液白模块12,继续加砂振动造型至工艺要求。
保温涂料采用硅藻土涂料,由于硅藻土为多孔性,传热系数低,具有良好的保温效果。但硅藻土也具有吸水性,要求尽量缩短造型和等待浇注时间。
3)浇注。高铬铸铁金属液浇注温度的过热度不低于300℃。高铬铸铁金属液自横浇道13、内浇道8、锥台孔7进入耐磨层白模块5型腔中,再由扁通道11流入积液白模块12的型腔中。这样,流经耐磨层白模块5型腔的高温金属液可充分加热低碳钢基层1和保温层10,使得固液复合更充分,结合力更牢靠,从而获得完全的冶金结合。
本浇注***为开放式,为保证高铬铸铁金属液从锥台孔7的平稳充型,不宜采用高真空度或透气性好的涂层,故选择保温层10的厚度为3-5mm,保温层厚度增加,一可以削弱保温层的透气性,二可以获得良好的保温效果。若涂层厚度超过5mm,则需要增加涂料刷涂遍数和烘干时间,增加工序成本。
因硼酸的沸点约300℃,高铬铸铁金属液充型过程中,在白模块气化的同时,硼酸层蒸发,纯净的界面与高温金属液充分接触,产生冶金结合。
浇注的翼边6在后续的清理工序中处理掉,该翼边的作用有两个,一是前端加热基层的低温金属液充型,消除低温金属液无法产生冶金结合的缺陷,从而消除界面3外表面未结合的缝隙。二是翼边凝固后,在基层的四周产生间隙,形成热阻,阻碍低碳钢基层1的散热,有助于固液的冶金复合。
锥台孔7加工在基层弯曲两端的端部,一可使得流动的高温金属液加热端部周围的型砂,减小铸件降温的温度梯度,有助于形成冶金结合。二有助于金属液充分加热低碳钢基层,从而促进双金属的冶金结合。
内角散热较差,有利于高温保持,在外角部位、即耐磨层白模块5的顶部设计有扁通道11和积液白模块12,一有利于金属液在流动的过程中充分加热基层,二可降低外角温降的温度梯度,促进双金属的冶金结合。扁通道11和积液白模块12的作用有两个,一是收集的是前端用于加热的低温金属液,扁通道11相对来说,散热条件好,冷却速度快,便于清理,积液白模块12中的金属液不影响双金属耐磨层的成型凝固。二是作为集渣冒口使用,将金属液前端的夹杂物全部集中在积液白模块12的型腔中,可提高犁腿双金属耐磨件产品的铸造质量。积液白模块12可形成高铬铸铁回炉料,也可以用对铸造缺陷敏感度低的单金属高铬铸铁产品替代,如高铬铸铁篦条,或单金属高铬铸铁其它铸件,以提高金属液的利用率。
4)开箱清理。冷却后开箱,抛丸清理涂层,内浇道8和扁通道11采用冷加工的方法去除,如砂轮锯或水切割等,避免高铬铸铁受热产生裂纹。清理掉脆性高铬铸铁翼边,入炉热处理。
实施例2:装载斗双金属耐磨件。
附图6为本实施例装载斗双金属耐磨件固液复合造型示意图,同样采用消失模铸造,横浇道13、内浇道8、锥台孔7、耐磨层白模块5、扁通道11和积液白模块12全部采用消失模白模块制作,并粘接。高铬铸铁金属液自横浇道13、内浇道8、锥台孔7进入耐磨层型腔中,再由扁通道11流入积液白模块12的型腔中。为避免装载斗双金属耐磨件内角加砂困难,在造型前,预先充填溃散性良好的树脂砂9。
装载斗双金属耐磨件固液复合铸造方法如下:
1)基层处理。基层1由低碳钢板弯曲直角而成,低碳钢基层1按照图纸尺寸要求加工,在附图6所示基层下部左右两端的端部(即基层弯曲两端的端部)加工锥台孔7,该锥台孔7与实施例1一样为均布多个。与实施例1一样,锥台孔7的面积总和大于横浇道13的截面积。低碳钢基层1抛丸处理或抛光处理,然后加热制作硼酸层,加热方式和硼酸层作用同实施例1。
2)造型。界面上形成硼酸层的基层1冷却后,与耐磨层白模块5、内浇道8和翼边6装配,翼边6设计在基层1的四周边部,厚度2-4mm。涂刷保温涂料,保温涂料配方同实施例1,烘干后形成保温层10,厚度控制在3-5mm。内浇道8与横浇道13粘接,在内角充填树脂砂9。一箱多件造型,附图6为本实施例的单件造型示意图,振动造型加砂接近顶部时,粘接扁通道11和积液白模块12,继续加砂振动造型至工艺要求。
3)浇注。同实施例1。
4)开箱清理。同实施例1。
本方法的实施例均是利用前端的金属液加热低碳钢基层和保温层,低碳钢基层的外角和界面有高温金属液,内角散热较差,四周有翼边,可使得低碳钢基层长时间处于高温状态,有利于固液冶金复合。硼酸起到纯净界面和促进冶金结合的作用。利用加工在基层弯曲两端端部的锥台孔、和外角上部的积液白模块,改善了温度场,减小了双金属铸件的温降,大大减缓了低碳钢基层和高铬铸铁金属液的冷却速度,增加固液结合时间,促进产生冶金结合。利用翼边消除界面的表面缝隙,做到美观和冶金结合。采用本方法生产的弯曲板状双金属耐磨件,高铬铸铁与低碳钢基层全部冶金结合,使得高铬铸铁耐磨层得到了低碳钢基层的承载和保护,提高了弯曲板状双金属耐磨件的使用寿命。
Claims (5)
1.一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法,固体为低碳钢板基层(1),液体为高铬铸铁金属液,包括如下步骤:
1)基层处理:在基层(1)弯曲两端的端部加工锥台孔(7),所述锥台孔(7)的面积总和大于横浇道的截面积;将基层的界面(3)清理干净,放入180-250℃的加热炉中加热,取出在界面(3)上均匀布撒硼酸粉,或快速***硼酸粉中取出,界面(3)上硼酸粉熔化,形成硼酸层;
2)造型:将步骤1)处理后的基层(1)与耐磨层白模块(5)、内浇道(8)和翼边(6)装配;所述翼边(6)设计在所述基层(1)四周边部;所述内浇道(8)与步骤1)所述锥台孔(7)白模块粘接;涂刷保温涂料,烘干后形成保温层(10);横浇道粘接后,在内角充填树脂砂(9);所述耐磨层白模块(5)外角部粘接扁通道(11)和积液白模块(12);
3)浇注:高铬铸铁金属液浇注温度的过热度不低于300℃;所述高铬铸铁金属液自横浇道、内浇道(8)、锥台孔(7)进入耐磨层白模块(5)型腔中,再由扁通道(11)流入积液白模块(12)的型腔中,完成自下而上充型过程;
4)开箱清理:采用冷加工的方法去除步骤2)所述翼边(6)、内浇道(8)和扁通道(11)。
2.根据权利要求1所述的一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法,其特征在于:步骤1)所述硼酸层的厚度为0.1-0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法,其特征在于:步骤2)所述翼边(6)的厚度为2-4mm。
4.根据权利要求1所述的一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法,其特征在于:步骤2)所述保温层(10)厚度为3-5mm。
5.根据权利要求1所述的一种弯曲板状双金属耐磨件固液复合铸造方法,其特征在于:步骤2)所述保温涂料为硅藻土涂料。
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