一种变速器壳体的熔模铸造工艺 |
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| 申请号 | CN201710681632.2 | 申请日 | 2017-08-10 | 公开(公告)号 | CN107486543A | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 合肥市田源精铸有限公司; | 发明人 | 孙爱琴; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 变速器 壳体的熔模 铸造 工艺，包括以下方面：（1）浇蜡，将混合蜡料均质化后，分别在75-80℃和50-54℃ 温度 下处理；（2） 型壳 制作，在蜡模表面分别涂层内层模料和外层模料，内层为4层，外层为2层，并进行烘干处理；（3）脱蜡，将烘干型壳在76-80℃温度下脱蜡，并用 汽油 清洗；（4） 焙烧 ，将烘干型壳分别在450-500℃和800-850℃温度下焙烧；（5）浇铸， 铁 水 浇注后在900-930℃下静止处理，并 真空 冷却；（6）打磨检验，对精铸后变速器壳体进行打磨，检验规格 精度 和内部损伤。本发明方法所生产的变速器壳体，具有合格率、抗拉伸强度高、断面收缩率大的特点，并且 耐磨性 和耐高温性能好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种变速器壳体的熔模铸造工艺，其特征在于，包括以下方面： |
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| 说明书全文 | 一种变速器壳体的熔模铸造工艺技术领域背景技术[0002] 熔模铸造，又名脱蜡铸造或失蜡铸造，其工艺特点为可以生产出精密复杂、接近于产品最后形状，可不加工或很少加工就可直接使用的金属零件或精美工艺品，是一种近、净、形的金属液态成形工艺；由于其优良的加工特性，被广泛应用于精密制造领域，如发动机叶片、喷嘴、叶轮等部件，所加工部件精密度高，表面光滑，复制加工性能好；熔模铸造方法其缺点为生产工艺复杂、耗能大，生长成本高，生产周期长。虽然，熔铸铸造具有其自身优点，由于其加工工艺复杂，影响因素多，加工中也存在自身的缺陷，蜡模中杂质、蜡质浇灌速度快以及其膨胀性等，均会导致铸造部件精度和外观存在缺陷，生产部件出现不合格，造成成本和资源浪费；耐火层涂层薄、硬度不达标，会造成部件浇注时形变机率加大，此外，耐火层收缩率过大、煅烧工艺粗犷、升温和降温速度设置不合理等，均会导致型壳模具出现开裂、气孔、加工部件表面出现粗糙、缺失、钢珠等缺陷，甚至会引起加工部件内部存在缺陷损伤。 发明内容[0003] 本发明针对现有的问题：铸造特点，熔模铸造具有精密度高，表面光滑，复制加工性能好；但是，生产工艺复杂、耗能大，生长成本高，生产周期长。加工工艺缺陷，加工影响因素多，蜡模中杂质、蜡质浇灌速度快以及其膨胀性等，均会导致铸造部件精度和外观存在缺陷；耐火层涂层薄、硬度不达标，会造成部件浇注时形变机率加大；耐火层收缩率过大、煅烧工艺粗犷、升温和降温速度设置不合理等，均会导致型壳模具出现开裂、气孔、加工部件表面出现粗糙、缺失、钢珠等缺陷，甚至会引起加工部件内部存在缺陷损伤。为解决上述问题，本发明提供了一种变速器壳体的熔模铸造工艺。 [0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种变速器壳体的熔模铸造工艺，包括以下方面： （1）浇蜡：先将模具浸入无水乙醇中进行清洗处理，可清除模具中颗粒、粉尘等杂质，提高蜡质的填充性和表面光滑度，把混合蜡料加热进行均质化处理，在170-180kPa压强下向模具进行浇蜡，然后在75-80℃、压强0.2-0.3MPa条件下处理35-40min，同时进行超声波振荡15-20min，再在50-54℃、压强0.4-0.5MPa条件下处理1-2h，同时进行超声波振荡25- 30min，高温可促进蜡质中气泡析出，再通过降温加压方式，蜡质缓慢凝结，高压提高凝结后蜡质在模具内的填充度，提高凝固后蜡质结构致密性，冷却后制得蜡模； （2）型壳制作：向蜡模涂层1-2mm厚内层模料，内层涂层配制成分中白云石粉、氮化硅、碳化硅等成分，可使内部涂层煅烧后形成耐高温、结构致密、收缩率小、韧性好的模具内层，涂刷4次可有效降低型模浇注后出现形变机率，保持烘干湿度为55%-60%，在34-38℃温度下烘制12-15min，反复涂层内层模料4次，再涂层1-2mm后外层模料，成分中加入石英粉，并提高氧化铝和二氧化钛的含量，可在外层形成耐火性高、导热性能好、硬度强的外层涂层结构，降低高温形变和受热不均部件内部结构不紧密现象，烘干后反复涂层2次，并在温度34- 38℃、湿度63%-67%条件下烘干1-2h，制得烘干型壳； （3） 脱蜡：将烘干型壳在76-80℃温度下脱蜡，然后向脱蜡后型壳内加入汽油清洗10- 15min，经烘干后制得脱蜡型壳； （4）焙烧：将脱蜡型壳先在450-500℃焙烧20-30min，再在800-850℃下焙烧2-3h，其中温度上升速度为8℃/min，温度下降速度为5℃/min，制得浇铸模具；防止高温状态下温度上升或下降过快，导致模具受热不均产生裂痕、形变，并且焙烧后模具结构致密性差和光滑度低； （5）浇铸：将铁水向浇铸模具中浇注，并在900-930℃下处理40-45min，在真空条件下冷却后制得变速器壳体； （6）打磨检验：对精铸后变速器壳体进行打磨，检验规格精度和内部损伤。 [0005] 步骤（1）所述的清洗处理，其温度为53-58℃，时间30-35min。 [0007] 步骤（1）所述的均质化处理，其温度为67-70℃，时间为40-50min。 [0008] 步骤（2）所述的内层模料，其配制方法为：按照质量称取水玻璃34-40份、白云石粉11-14份、铝基粘合剂3-4份、碳化硅粉7-9份、正辛醇4-5份、二氧化钛2-4份、氮化硅1-3份，向水玻璃中加入其质量2-3倍的去离子水加热至97-100℃，然后依次加入白云石粉、铝基粘合剂等其他原料，在450-480r/min条件下搅拌 43-50min，成稀胶状态，制得内层模料； 步骤（2）所述的外层模料，其配制方法为： 按照质量称取水玻璃42-46份、石英粉13-15份、碳化硅5-7份、氧化铝粉6-9份、二氧化钛粉4-5份、铝基粘合剂2-3份，向水玻璃中加入其质量2-3倍的去离子水加热至97-100℃，并加入其他原料，搅拌混合40-50min，成稀胶状态，制得外层模料。 [0009] 步骤（5）所述的浇注，其温度为700-750℃。 [0010] 本发明相比现有技术具有以下优点：浇蜡方法，将模具在灌蜡前进行乙醇加热清洗，可清除模具中颗粒、粉尘等杂质，提高蜡质的填充性和表面光滑度，对混料蜡料进行均质化搅拌，提高混料蜡料的均匀性；分别在75-80℃、50-54℃温度下通过提高压强的方式对浇蜡后模具处理，高温度可促进蜡质中气泡析出，再通过降温加压方式，蜡质缓慢凝结，高压提高凝结后蜡质在模具内的填充度，提高凝固后蜡质结构致密性，防止降温过快受收缩率影响，导致蜡质凝结后出现尺寸偏差，加工部件精度不合格。型壳制作方法，使用内层涂层涂刷4次，外层涂层涂刷2次，内层涂层配制成分中白云石粉、氮化硅、碳化硅等成分，可使内部涂层煅烧后形成耐高温、结构致密、收缩率小、韧性好的模具内层，涂刷4次可有效降低型模浇注后出现形变机率，而外层配制成分中加入石英粉，并提高氧化铝和二氧化钛的含量，可在外层形成耐火性高、导热性能好、硬度强的外层涂层结构，可对内层涂层起到防护和加固功能，降低高温形变、受热不均部件内部结构不紧密现象。焙烧方法，分别在450-500℃和800-850℃温度下对型壳模具进行焙烧，并控制温度上升和下降速度，防止高温状态下温度上升或下降过快，导致模具受热不均产生裂痕、形变，并且焙烧后模具结构致密性差和光滑度低，影响到部件加工品质。浇注方法，将铁水在高温下灌注至型壳模具中，并在900-930℃温度下静置，可促进铁水中各成分之间融合，提高部件结构的致密性。 具体实施方式[0011] 实施例1：一种变速器壳体的熔模铸造工艺，包括以下方面： （1）浇蜡：先将模具浸入无水乙醇中进行清洗处理，可清除模具中颗粒、粉尘等杂质，提高蜡质的填充性和表面光滑度，把混合蜡料加热进行均质化处理，在174kPa压强下向模具进行浇蜡，然后在76℃、压强0.23MPa条件下处理36min，同时进行超声波振荡16min，再在52℃、压强0.42MPa条件下处理1.5h，同时进行超声波振荡26min，高温可促进蜡质中气泡析出，再通过降温加压方式，蜡质缓慢凝结，高压提高凝结后蜡质在模具内的填充度，提高凝固后蜡质结构致密性，冷却后制得蜡模； （2）型壳制作：向蜡模涂层1-2mm厚内层模料，内层涂层配制成分中白云石粉、氮化硅、碳化硅等成分，可使内部涂层煅烧后形成耐高温、结构致密、收缩率小、韧性好的模具内层，涂刷4次可有效降低型模浇注后出现形变机率，保持烘干湿度为56%，在35℃温度下烘制 13min，反复涂层内层模料4次，再涂层1-2mm后外层模料，成分中加入石英粉，并提高氧化铝和二氧化钛的含量，可在外层形成耐火性高、导热性能好、硬度强的外层涂层结构，降低高温形变和受热不均部件内部不紧密现象，烘干后反复涂层2次，并在温度35℃、湿度64%条件下烘干1.5h，制得烘干型壳； （3） 脱蜡：将烘干型壳在77℃温度下脱蜡，然后向脱蜡后型壳内加入汽油清洗12min，经烘干后制得脱蜡型壳； （4）焙烧：将脱蜡型壳先在454℃焙烧23min，再在820℃下焙烧2.5h，其中温度上升速度为8℃/min，温度下降速度为5℃/min，制得浇铸模具；防止高温状态下温度上升或下降过快，导致模具受热不均产生裂痕、形变，并且焙烧后模具结构致密性差和光滑度低； （5）浇铸：将铁水向浇铸模具中浇注，并在910℃下处理42min，在真空条件下冷却后制得变速器壳体； （6）打磨检验：对精铸后变速器壳体进行打磨，检验规格精度和内部损伤。 [0012] 步骤（1）所述的清洗处理，其温度为54℃，时间32min。 [0013] 步骤（1）所述的混合蜡料，其中石蜡：树脂基蜡料：硬脂酸质量配比为7:2:0.3。 [0014] 步骤（1）所述的均质化处理，其温度为68℃，时间为43min。 [0015] 步骤（2）所述的内层模料，其配制方法为：按照质量称取水玻璃35份、白云石粉12份、铝基粘合剂3.2份、碳化硅粉7.4份、正辛醇 4.3份、二氧化钛2.7份、氮化硅1.8份，向水玻璃中加入其质量2倍的去离子水加热至98℃，然后依次加入白云石粉、铝基粘合剂等其他原料，在460r/min条件下搅拌44min，成稀胶状态，制得内层模料； 步骤（2）所述的外层模料，其配制方法为： 按照质量称取水玻璃43份、石英粉13.5份、碳化硅5.6份、氧化铝粉6.8份、二氧化钛粉 4.3份、铝基粘合剂2.4份，向水玻璃中加入其质量2倍的去离子水加热至98℃，并加入其他原料，搅拌混合43min，成稀胶状态，制得外层模料。 [0016] 步骤（5）所述的浇注，其温度为720℃。 [0017] 实施例2：（1）浇蜡：先将模具浸入无水乙醇中进行清洗处理，可清除模具中颗粒、粉尘等杂质，提高蜡质的填充性和表面光滑度，把混合蜡料加热进行均质化处理，在177kPa压强下向模具进行浇蜡，然后在78℃、压强0.28MPa条件下处理39min，同时进行超声波振荡19min，再在53℃、压强0.48MPa条件下处理2h，同时进行超声波振荡29min，高温可促进蜡质中气泡析出，再通过降温加压方式，蜡质缓慢凝结，高压提高凝结后蜡质在模具内的填充度，提高凝固后蜡质结构致密性，冷却后制得蜡模； （2）型壳制作：向蜡模涂层1-2mm厚内层模料，内层涂层配制成分中白云石粉、氮化硅、碳化硅等成分，可使内部涂层煅烧后形成耐高温、结构致密、收缩率小、韧性好的模具内层，涂刷4次可有效降低型模浇注后出现形变机率，保持烘干湿度为59%，在37℃温度下烘制 14min，反复涂层内层模料4次，再涂层1-2mm后外层模料，成分中加入石英粉，并提高氧化铝和二氧化钛的含量，可在外层形成耐火性高、导热性能好、硬度强的外层涂层结构，降低高温形变和受热不均部件内部不紧密现象，烘干后反复涂层2次，并在温度37℃、湿度66%条件下烘干2h，制得烘干型壳； （3） 脱蜡：将烘干型壳在79℃温度下脱蜡，然后向脱蜡后型壳内加入汽油清洗14min，经烘干后制得脱蜡型壳； （4）焙烧：将脱蜡型壳先在480℃焙烧28min，再在840℃下焙烧3h，其中温度上升速度为 8℃/min，温度下降速度为5℃/min，制得浇铸模具；防止高温状态下温度上升或下降过快，导致模具受热不均产生裂痕、形变，并且焙烧后模具结构致密性差和光滑度低； （5）浇铸：将铁水向浇铸模具中浇注，并在920℃下处理44min，在真空条件下冷却后制得变速器壳体； （6）打磨检验：对精铸后变速器壳体进行打磨，检验规格精度和内部损伤。 [0018] 步骤（1）所述的清洗处理，其温度为57℃，时间34min。 [0019] 步骤（1）所述的混合蜡料，其中石蜡：树脂基蜡料：硬脂酸质量配比为7:2:0.3。 [0020] 步骤（1）所述的均质化处理，其温度为69℃，时间为48min。 [0021] 步骤（2）所述的内层模料，其配制方法为：按照质量称取水玻璃39份、白云石粉13.5份、铝基粘合剂3.7份、碳化硅粉8.5份、正辛醇4.6份、二氧化钛3.2份、氮化硅2.4份，向水玻璃中加入其质量3倍的去离子水加热至99℃，然后依次加入白云石粉、铝基粘合剂等其他原料，在470r/min条件下搅拌48min，成稀胶状态，制得内层模料； 步骤（2）所述的外层模料，其配制方法为： 按照质量称取水玻璃44份、石英粉14.2份、碳化硅6.5份、氧化铝粉8.4份、二氧化钛粉 4.2份、铝基粘合剂2.7份，向水玻璃中加入其质量3倍的去离子水加热至98℃，并加入其他原料，搅拌混合47min，成稀胶状态，制得外层模料。 [0022] 步骤（5）所述的浇注，其温度为740℃。 [0023] 对比1：本对比1与实施例1比较，未进行步骤（1）中浇蜡方法，其他步骤与实施例1相同。 [0024] 对比2：本对比2与实施例1比较，步骤（2）中仅使用内层涂层或外层涂层，其他步骤与实施例1相同。 [0025] 对比3：本对比3与实施例1比较，步骤（2）中涂层次数为内层涂层2层，外层涂层1次，其他步骤与实施例1相同。 [0026] 对比4：本对比4与实施例2比较，未进行步骤（4）中焙烧方法，其他步骤与实施例2相同。 [0027] 对比5：本对比5与实施例2比较，未进行步骤（5）中浇注方法，其他步骤与实施例2相同。 [0028] 对照组：对照组传统熔铸方法，未使用本发明浇蜡方法、涂料涂层方法、焙烧方法及浇注方法。 [0029] 对实施例1、实施例2、对比1、对比2、对比3、对比4、对比5及对照组实验方案，统计型壳的抗弯强度（洛氏硬度）、以及铸件合格率、抗拉伸强度、断面收缩率进行比较。 [0030] 实验数据：项目 抗弯曲强度HRC 铸件合格率% 抗拉伸强度Mpa 断面收缩率% 实施例1 23.45 98.54% 174.3 54.60% 实施例2 23.27 98.26% 173.6 53.90% 对比1 23.36 97.65% 169.0 54.30% 对比2 22.14 96.81% 164.0 52.08% 对比3 22.30 97.47% 167.9 52.35% 对比4 19.60 96.16% 161.1 46.67% 对比5 23.32 96.89% 165.5 49.25% 对照组 17.32 91.38% 131.7 37.80% 综合结果：本发明方法所生产的变速器壳体，具有合格率、抗拉伸强度高、断面收缩率大的特点，并且耐磨性和耐高温方面均具有良好的性能。使用内部涂层和多层结构，型壳抗弯曲强度提高1.31HRC、1.15HRC，铸件合格率提高1.73%、1.07%，抗拉伸强度提高10.3Mpa、 6.4Mpa，断面收缩率提高2.52%、2.25%；而使用焙烧和浇注方法，型壳抗弯曲强度提高 3.67HRC、0HRC，铸件合格率提高2.10%、1.37%，抗拉伸强度提高12.5Mpa、8.1Mpa，断面收缩率提高7.23%、4.65%。 |
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