一種提高制動輪動平衡的鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種提高制動輪動平衡的鑄造工藝，包括以下工藝步驟：制作上砂箱、制作下砂箱、合箱、澆注、清理。通過采用重新配置的型砂制作砂型結構，并用壓縮空氣進行吹氣預緊實后再在100~120N/cm2壓力下進行機械壓實，保證了砂型結構具有較高硬度，尤其是與制動輪拐角處相對應的砂型結構的緊實程度和表面硬度，使得不會因為鐵水的澆注而造成砂型結構表面型壁遷移，導致鑄件出現變形，另一方面鐵水澆注通道與型砂空腔多點連通，保證鑄件的溫度場趨于一致，有利于凝固后的鑄件形成均勻內部組織結構，從而提高了制動輪動平衡的精度，減少了精加工量、精加工時間和難度。
【專利說明】一種提高制動輪動平衡的鑄造工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及制動輪的鑄造工藝，具體地涉及一種提高制動輪動平衡的鑄造工藝。【背景技術】
[0002]制動輪是以外圓柱面為摩擦工作面，同制動帶組成摩擦副的零件。動平衡是制動輪各項參數中十分重要的參數之一。鑄造的制動輪，由于材質不均勻或毛坯缺陷、加工及裝配中產生的誤差，甚至設計時就具有非對稱的幾何形狀等多種因素，使得制動輪在旋轉時，其上每個微小質點產生的離心慣性力不能相互抵消，離心慣性力通過軸承作用到機械及其基礎上，引起振動，產生了噪音，加速軸承磨損，縮短了機械壽命，嚴重時能造成破壞性事故。為此，必須控制制動輪的形狀，使其達到允許的動平衡精度等級。
[0003]如圖1所示現有鑄造工藝制備的制動輪，主要包括圓環形輪圈I’、同軸設于輪圈I’中央的軸套2’、連接輪圈I’和軸套2’且垂直于軸向的環形連接部3’，環形連接部3’在與輪圈I’、軸套2’連接處分別形成拐角31’、拐角32’，并向內凹陷形成拐角33’，環形連接部3’與輪圈I’、軸套2’圍繞形成腔體4’。現有的鑄造工藝中造型壓實無法保證這些拐角處的砂型表面質量以及硬度；澆注鐵水后，鐵水對砂型表面的壓力使砂型表面產生不一致的表面位移，使鑄件尺寸不能保證，需要再在整個制動輪上預留適當的加工余量34’，待鑄件鑄造成型后再進行精加工，此時雖然對造型的工藝條件要求較低，但在精加工時需要較大的工作量，一方面浪費了大量的原料，耗費較多的時間；另一方面對腔體4’內部進行精加工具有較大的難度，不利于動平衡精度的控制。

【發明內容】

[0004]本發明目的是為了克服`現有技術的不足而提供一種不需要對制動輪腔體內部進行精加工的制動輪鑄造工藝。
[0005]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:一種提高制動輪動平衡的鑄造工藝，包括以下工藝步驟:
(a)制作上砂箱:將與制動輪尺寸形狀相同的模具固定在模架上，加熱模具至3(T50°C并在其表面噴涂脫模劑，隨后安放好上箱填入型砂，填砂完畢后用壓縮空氣進行吹氣預緊實，再在10(T12()N/Cm2壓力下進行機械壓實，開模得上砂箱；
(b)制作下砂箱:將固定的模具翻轉180°，重復步驟(a)得下砂箱；
(c)合箱:在上砂箱和下砂箱內銑制鐵水澆注通道，使其與型砂空腔多點連通，吹去表面的碎砂，然后將上砂箱合蓋到下砂箱上，得到完整的砂型結構；
(d)澆注:對澆包內142(T1450°C的鐵水進行孕育處理，隨后除去鐵渣，澆注到砂型結構中直至注滿，鑄件在砂型結構內冷卻60-90分鐘后進行開箱、清砂，取出鑄件；
(e)清理:去除鑄件的鐵水澆注通道，進行拋丸、打磨處理，得到所述的制動輪；
其中，所述的型砂中各組分含量如下:
膨潤土 15~25wt% ；高效煤粉 55~65wt% ；
浙青2~5wt% ；
堿化褐煤 5~7wt% ；
淀粉3~5wt% ；
纖維素 3~5wt%。
[0006]優化地，所述的砂型結構包括裝有型砂的上砂箱和下砂箱、設于上砂箱和下砂箱界面處與制動輪尺寸形狀相同的型腔、均勻分布在型腔外圓面與其相連通且設于上砂箱內的多個內澆道、與內澆道相連通且設于下砂箱內的圓弧形橫澆道、與橫澆道相連通且設于上砂箱內用于引入鐵水的直澆道。
[0007]進一步地，所述的砂型結構還包括設于上砂箱內與型腔相連通的溢流裝置。
[0008] 進一步地，所述的橫澆道內還設有過濾網。
[0009]優化地，所述的模具上設有排氣塞。
[0010]優化地，所述的壓縮空氣壓強為5飛.5bar。
[0011]優化地，所述的鐵水澆注速度為20-40秒/型。
[0012]優化地，所述的機械壓實由模架上方正對模具的觸頭提供。
[0013]由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:本發明提高制動輪動平衡的鑄造工藝，一方面采用重新配置的型砂制作砂型結構，并用壓縮空氣進行吹氣預緊實后再在10(T12()N/Cm2壓力下進行機械壓實，保證了砂型結構具有較高硬度，尤其是與制動輪拐角處相對應的砂型結構的緊實程度和表面硬度，使得不會因為鐵水的澆注而造成砂型結構表面型壁遷移，導致鑄件出現變形，另一方面鐵水澆注通道與型砂空腔多點連通，保證鑄件的溫度場趨于一致，有利于凝固后的鑄件形成均勻內部組織結構，從而提高了制動輪動平衡的精度，減少了精加工量、精加工時間和難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]附圖1為現有鑄造工藝制備的制動輪結構示意圖；
附圖2為本發明提高制動輪動平衡的鑄造工藝制備的制動輪結構示意圖；
附圖3為本發明提高制動輪動平衡的鑄造工藝中制作上砂箱的結構示意圖；
附圖4為本發明提高制動輪動平衡的鑄造工藝中制動輪砂型結構示意圖；
附圖5為附圖4的剖視圖；
其中:1，、輪圈;2，、軸套;3’、連接部;31，、拐角;32，、拐角;33’、拐角；34’、加工余量；4’、腔體；1、輪圈；2、軸套；3、連接部；31、拐角；32、拐角；33、拐角；34、加工余量；4、腔體；
5、模架；6、模具；7、排氣塞；8、模架；9、上砂箱；10、下砂箱；11、型腔；12、內澆道；13、橫澆道；14、直澆道；15、過濾網；16、溢流裝置。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合附圖對本發明優選實施方案進行詳細說明。
[0016]本發明提高制動輪動平衡的鑄造工藝，包括以下工藝步驟:
(a)制作上砂箱:將與制動輪尺寸形狀相同的模具固定在模架上，加熱模具至3(T50°C并在其表面噴涂脫模劑，隨后安放好上箱填入型砂，填砂完畢后用壓縮空氣進行吹氣預緊實，再在10(T12()N/Cm2壓力下進行機械壓實，開模得上砂箱；
(b)制作下砂箱:將固定的模具翻轉180°，重復步驟(a)得下砂箱；
(c)合箱:在上砂箱和下砂箱內銑制鐵水澆注通道，使其與型砂空腔相連通，吹去表面的碎砂，然后將上砂箱合蓋到下砂箱上，得到完整的砂型結構；
(d)澆注:對澆包內142(T1450°C的鐵水進行孕育處理，隨后除去鐵渣，澆注到砂型結構中直至注滿，鑄件在砂型結構內冷卻60-90分鐘后進行開箱、清砂，取出鑄件；
(e)清理:去除鑄件的鐵水澆注通道，進行拋丸、打磨處理，得到所述的制動輪；
其中，所述的型砂中各組分含量如下:
膨潤土 15~25wt% ；
高效煤粉 55~65wt% ；
浙青2~5wt% ；
堿化褐煤 5~7wt% ；
淀粉3~5wt% ；
纖維素 3~5wt%。
[0017]利用上述鑄造工藝制備了如圖2所示的制動輪，其整體結構與現有工藝制備的制動輪相似，包括圓環形輪圈1、同軸設于輪圈I中央的軸套2、連接輪圈I和軸套2且垂直于軸向的環形連接部3，環形連接部3在與輪圈1、軸套2連接處分別形成拐角31、拐角32，并向內凹陷形成拐角33，環形連接部3與輪圈1、軸套2圍繞形成腔體4。不同的是其加工余量34減少，避免了鑄件原料的浪費并節約成本，這是因為利用上述組分的型砂制作的砂型結構，并用壓縮空氣進行吹氣預緊實后再在10(T120N/Cm2壓力下進行機械壓實，能夠保證砂型結構的硬度大于85，在后續的鐵水澆注中，不會因為鐵水的澆注而造成砂型結構表面型壁遷移，導致鑄件出現變形 ，尤其使腔體4內部形成非加工面，而且鐵水澆注通道與型砂空腔多點連通，保證鑄件的溫度場趨于一致，有利于凝固后的鑄件形成均勻內部組織結構，從而提高了制動輪動平衡的精度，大大降低了精加工難度。
[0018]在本實施例中，壓縮空氣壓強優化為5飛.5bar，一方面滿足對型砂進行預緊實所需的壓強，另一方面減少提供壓縮空氣的能耗；鐵水澆注速度為20-40秒/型，防止澆注時間過長造成鐵水的溫度的下降，從而改善鑄件形成均勻的內部組織結構。模具6上設置多個排氣塞7，在壓縮空氣進行吹氣預緊實時，氣體到達末端位置通過排氣塞排出，減少了砂型結構中殘留的氣體，便于保證砂型的表面硬度及表面質量；而且為了保證拐角31、拐角32、拐角33處的砂型緊實程度和表面硬度，在模架5上方正對模具6的地方，尤其是拐角處，設置多個觸頭8保證能壓在需要的區域。
[0019]為了進一步優化本發明提高制動輪動平衡的鑄造工藝，在本實施例中，設計了如圖4和圖5所示的制動輪砂型結構，包括裝有型砂的上砂箱9和下砂箱10、設于上砂箱9和下砂箱10界面處與制動輪尺寸形狀相同的型腔11、均勻分布在型腔11外圓面與其相連通且設于上砂箱內9的多個內澆道12、與內澆道12相連通且設于下砂箱10內的圓弧形橫澆道13、與橫澆道13相連通且設于上砂箱9內用于引入鐵水的直澆道14。利用圓弧形橫澆道13與多個內澆道12相配合，使得鐵水從多點進入型腔11，進一步優化鑄件的溫度場，使得凝固后的鑄件形成更加均勻的內部組織結構。雖然在鐵水澆注前已經進行了除去鐵渣的操作，在橫澆道13內仍設置過濾網15進一步除去鐵水中的雜質，有利于進一步提高鑄件的產品質量；而且在鐵水流經的末端，即型腔11外圍的上砂箱9砂型結構內，設置與型腔11相連通的溢流裝置16，用于收集前期進入型腔11的鐵水，可以避免鐵水沖刷造成的夾渣進入鑄件，確保鑄件不會產生夾雜的缺陷。
[0020]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種提高制動輪動平衡的鑄造工藝，包括以下工藝步驟: (a)制作上砂箱:將與制動輪尺寸形狀相同的模具固定在模架上，加熱模具至3(T50°C并在其表面噴涂脫模劑，隨后安放好上箱填入型砂，填砂完畢后用壓縮空氣進行吹氣預緊實，再在10(T12()N/Cm2壓力下進行機械壓實，開模得上砂箱； (b)制作下砂箱:將固定的模具翻轉180°，重復步驟(a)得下砂箱； (c)合箱:在上砂箱和下砂箱內銑制鐵水澆注通道，使其與型砂空腔多點連通，吹去表面的碎砂，然后將上砂箱合蓋到下砂箱上，得到完整的砂型結構； (d)澆注:對澆包內142(T1450°C的鐵水進行孕育處理，隨后除去鐵渣，澆注到砂型結構中直至注滿，鑄件在砂型結構內冷卻60-90分鐘后進行開箱、清砂，取出鑄件； (e)清理:去除鑄件的鐵水澆注通道，進行拋丸、打磨處理，得到所述的制動輪； 其中，所述的型砂中各組分含量如下: 膨潤土 15~25wt% ； 高效煤粉 55~65wt% ； 浙青2~5wt% ； 堿化褐煤 5~7wt% ； 淀粉3~5wt% ； 纖維素 3~5wt%。
2.根據權利要求1所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的砂型結構包括裝有型砂的上砂箱和下砂箱、設于上砂箱和下砂箱界面處與制動輪尺寸形狀相同的型腔、均勻分布在型腔外圓面與其相連通且設于上砂箱內的多個內澆道、與內澆道相連通且設于下砂箱內的圓弧形橫澆道、與橫澆道相連通且設于上砂箱內用于引入鐵水的直澆道。
3.根據權利要求2所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的砂型結構還包括設于上砂箱內與型腔相連通的溢流裝置。
4.根據權利要求2所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的橫澆道內還設有過濾網。
5.根據權利要求1所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的模具上設有排氣塞。
6.根據權利要求1所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的壓縮空氣壓強為5~6.5bar。
7.根據權利要求1所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的鐵水澆注速度為20~40秒/型。
8.根據權利要求1所述的提高制動輪動平衡的鑄造工藝，其特征在于:所述的機械壓實由模架上方正對模具的觸頭提供。
【文檔編號】B22C1/00GK103480806SQ201310425992
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】王凱, 潘宇明 申請人:蘇州市通潤機械鑄造有限公司