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直径1250mm、单重1500kg的轮毂,是怎么铸造出来的?
发布时间:2020-05-06  查看次数:

  本文介绍的是采用消失模铸造技术来生产直径1250mm、单重1500kg的轮毂,针对其结构特点,结合车间设备情况,设计了立式浇注、阶梯浇道,集渣、补缩双冒口工艺,同时,对白型制造过程中的形变、加工量、涂料、烘干、装箱、负压、浇注、翻箱及热处理等各环节参数量化,确保产品合格。

  01

  轮毂基本情况

  作者公司为内蒙伊东公司生的产带式输送机,其中关键受力部件轮毂(见图1)的直径1250mm,单重1500kg,腹板厚为70mm,材质为ZG270-500,要求焊接性好;无砂眼、气孔、非金属夹渣等铸造缺陷;确保内外加工量均匀,加工后无黑皮,热处理组织为铁素体+珠光体。

  图1轮毂

  02

  消失模铸造轮毂工艺

  (1)白型制作

  消失模铸造制型主要分为手工制型和成形机制型两种。手工制型适合小批量或单件、型腔相对简单的铸件,成形机制型适合批量大、结构较为复杂的工件。该轮毂尺寸大、工期紧,因此手工制型更能满足实际生产情况。车间工艺组按其结构将其分解成三部分:轮圆、副板、中部,分别下料后粘结组成,留10mm加工量,上下方向增加3mm加工量,防止浇注过程中纵向易发生收缩而加工量不足,同时,黏结过程必须在平台上进行,保证中部和轮圆同心。轮毂制型原材料选择密度为22g/cm3的EPS,有效减少涂料、装箱过程中的形变,浇道、冒口采用密度为14g/cm3的EPS,降低该部分的密度能够有效减少浇注过程中模样的发气量。

  (2)浇道、冒口设计

  直浇道采用65mm×65mm,下层横浇道为65mm×60mm,两端留100mm做集渣包,接60mm×50mm双内浇道,保证钢液平稳上升,二层内浇道为单个65mm×50mm,与主浇道呈45º连接于中部上沿,当钢液到达该处时,二层内浇道才进钢液,一是能继续充型,保证充型平稳有力,二是能将此处的渣气冲入集渣冒口中。三层浇道为单个65mm×50mm,与主浇道呈45º连接于冒口中部,确保浇注最后进入冒口的钢液温度高,有利于补缩,可有效减小冒口体积1/3,集渣冒口为下边长90mm、上边长100mm、高100mm、宽100mm,安装在二层浇道对面中部上沿,补缩冒口体积为下边长200mm、上边长350mm、高400mm、宽430mm,安装在轮毂正上方,如图2所示。

  图2轮毂工艺

  1.双内浇道2.横浇道3.二层内浇道 4.直浇道5.三层内浇道6.震实位置5 7.补缩冒口8.震实位置49.集渣冒口 10.震实位置3 11.震实位置2 12.震实位置1 (3)涂料配制和涂刷工艺

  ①涂料配制工艺。轮毂涂料成分如附表所示。涂料制备时,先用1:10的比例配比膨润土和温水,在搅拌机中高速分散30~40min,制成均匀的膨润土浆;同时进行活化处理,用水浸泡羧甲基纤维素,使其溶解成胶状后使用,然后将锂基膨润土浆、配好的液态黏结剂等与耐火骨料混合搅拌制成涂料,最后加入适量的水,调整涂料黏度,搅拌2h,放出并转移到涂料池内使用。

  ②涂刷及烘干工艺。将浇道、冒口与轮毂组装后整体涂刷,保证涂料的一体性,有利于浇注过程中保护钢液纯净度,涂刷过程中垂直放置模样,确保不变形,第一遍涂刷厚度为1mm,在45~50℃的烘干室中烘干12h,第二遍涂刷厚度为1mm,烘干12h,第三遍涂刷只涂刷浇道、浇道与型腔结合处、热节处,厚度为1~1.2mm,烘干12h后确认无漏白缺陷方可准备装箱。

  轮毂涂料成分含量表

  (4)装箱

  ①砂箱设计。砂箱尺寸为长 1500mm 、 宽1500mm、高2300mm,负压形式为底抽加单侧侧抽,负压管道为φ70mm的双管,保证单位时间内排气量大于模样气化输出量。

  ②吃砂量设计。底部200mm,侧面最小150mm,顶部400mm。

  ③其他环节设计。压力角40º,采用三维震实5次,每次2min,振动加速度10 m/s,振动频率30Hz、砂种类为宝珠砂,震实位置分别在图2中震实1、 震实2、震实3、震实4、震实5处,在直浇道与横浇道交接处底部,放置40mm厚镁碳砖,防止钢液长时间冲刷将立浇道底部涂料层破坏,带入宝珠砂。

  (5)钢液熔炼及浇注

  根据车间现有设备情况,采用3t/h中频感应熔炼炉,炉衬为硅砂干式筑炉;选择废钢wC≤0.35%;炉中配wC≤0.30%,如含碳量超标不允许使用,同时尽量选择厚度大于6mm的重料,避免轻薄料熔炼过程中产生过多杂质。炉内取样:wC≤0.3%、wM n=0.6%~0.8%、wS i=0.17%~0.37%、wS≤0.035%、wP≤0.035%。出钢温度在1680℃~1700℃,出钢时加入4.5kg脱氧铝。浇包采用3t塞杆包,浇包中的残渣要清理干净,并对浇包进行烘烤,浇包出钢前要达到暗红色,700℃以上,出钢后加入10kg保温稻壳,防止钢液降温速度过快。浇注前5min要保证负压泵运转正常,并检查砂箱的负压度是否能满足浇注要求,开始真空表读数0.06MPa,浇注时真空表读数0.05~0.06MPa,然后等待浇注。浇注温度1660℃~1670℃,浇注方式为底注,选用直径为50mm的下水口砖,浇注过程中要做到慢-快-慢,浇口杯始终处于充满状态。

  (6)打箱落砂

  浇注后的轮毂要在砂箱内保温12h以上,待冷却至300℃以下,方可进行翻箱落砂操作,否则翻箱过早,温差过大,轮毂冷却速度快,在厚度不均处易产生裂纹。

  (7)切割

  切割冒口及浇注系统,切割面平整,切割冒口余量3mm,顶部冒口分两次或多次切割,避免一次切割输入热量过大,产生裂纹,然后对轮毂进行抛丸处理。

  (8)热处理

  加热至910℃,恒温2.5h,随炉冷却至300℃以下出炉。要求热处理内部组织为铁素体+珠光体,不准出现枝晶和魏氏体,力学性能:σs≥345MPa;σb≥590MPa;伸长率δ5≥14%;断面收缩率ψ≥35%。

  03

  结语

  该批8件输送机轮毂15个工作日完工,通过该批轮毂的工艺设计和生产,积累了消失模铸造较大铸件的经验,为作者公司消失模铸造的发展打下了坚实的基础,且提高了轮毂铸造的生产效率,降低了轮毂生产的成本,为作者公司在市场的激烈竞争中赢得一席之地。

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