港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝。第一步、預發泡成型：第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統與模樣組裝后涂刷；第三步、澆注系統工藝設計；第四步、造型；第五步、澆注工藝步驟：第六步、鑄件全部澆筑完，保持負壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。本發明一種港口機械用低合金鑄鋼車輪鑄造工藝，經過多項技術難關獲得成功，拓寬了消失模鑄造技術的應用領域。大大降低了鑄造成本。突破了人們通常認為的低合金鑄鋼是消失模鑄造禁區的理念。小批量中試和大批量生產實踐表明，鑄件產品的一次性合格率達到95%左右。
【專利說明】港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種消失模鑄造工藝，具體是港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝。

【背景技術】
[0002]消失模鑄造(又稱實型鑄造)是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)消失模鑄造工藝高分子材料制作成為與要生產鑄造的零件結構、尺寸完全一樣的實型模具，經過浸涂耐火涂料(起強化、光潔、透氣作用)并烘干后，埋在干石英砂中經三維振動造型，澆鑄造型砂箱在負壓狀態下澆入熔化的金屬液，使高分子材料模型受熱氣化抽出，進而被液體金屬取代冷卻凝固后形成的一次性成型鑄造新工藝生產鑄件的新型鑄造方法。
[0003]對于消失模鑄造有多種不同的叫法，國內主要的叫法還有“干砂實型鑄造” “負壓實型鑄造”，簡稱EPS鑄造。國外的叫法主要有:lost foam process ( USA )、policastprocess ( Italy )等。
[0004]與傳統鑄造技術相比，消失模鑄造技術具有無與倫比的優勢，被國內外鑄造界稱為“21世紀的鑄造技術”和“鑄造工業的綠色革命”。
[0005]消失模鑄造有下列特點:1、鑄件質量好,成本低；2、材質不限，大小皆宜；3、精度高、表面光潔、減少清理、節省機加；4、內部缺陷大大減少，鑄件組織致密；5、可實現大規模、大批量生產；6、適用于相同鑄件的大批量生產鑄造；7、適用于人工操作與自動化流水線生產運行控制；8、生產線的生產狀態符合環保技術參數指標要求；9、可以大大改善鑄造生產線的工作環境與生產條件、降低勞動強度、減少能源消耗。
[0006]港口機械用低合金鑄鋼車輪和滑輪材料為ZG42SiMn。車輪直徑0800mm，內孔直徑0210mm，厚度200mm，零件重460kg，鑄件重520kg。鑄件的技術要求:第一、踏面硬度5(T56HRC，有效硬化深度15mm ;第二、探傷按ASTMA504-C級驗收。車輪原為鍛造成型，成本高，加工余量大。
[0007]申請號201010542132.9公開了一種鋁合金車輪鑄造工藝和熱處理工藝，所述工藝包括下述步驟:a、采用金屬模低壓鑄造工藝，澆注溫度為690°C?735°C，模具預熱溫度為250V?350°C ;b、在熔煉爐中進行細化，并調整鋁液中鐵、硅的含量；在精煉包中進行變質和爐外吹氮氣精煉，并調整鋁液中鎂、鍶、鈦的含量、在車輪的厚大部位加冷卻管進行快冷，在側模外圍填充保溫棉延緩輪輞中部的冷卻速度，以實現順序凝固；d、車輪鑄件冷卻后入熱處理窯，進行固溶時效處理。該工藝采用金屬模低壓鑄造工藝，相比較消失模鑄造工藝來說成本較高，精度不高。
[0008]申請號201310310006.4公開了一種低合金鋼的鑄造工藝，其具體包括以下步驟:(1)制造模樣:用泡沫材料制造模樣，模樣的齒形與齒形零件一致；(2)涂料和干燥:在模樣表面涂掛膠粘劑，噴砂并烘干；所述噴砂為碳化硅，三氧化二鋁，鐵格硼或碳化鎢；(3)造型:將干燥的模樣置于砂箱中，放置澆道，往砂箱中填砂進行造型，并在模樣上設置冒口；(4)澆注、落砂和清理:往砂箱中澆注鐵水，冷卻后開箱落砂，對鑄件進行清理，澆注過程中抽真空，并振蕩，真空度小于0.1MPa。該方法雖然使用了消失模鑄造工藝來鑄造低合金鋼，但是，其沒有對澆注系統的工藝設計進行詳細說明。


【發明內容】

[0009]本發明所要解決的技術問題就是提供一種消失模鑄造高錳鋼篩板，生產出的篩板耐磨性能好，強度高，壽命長。
[0010]其具體技術方案是:
港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預發泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預發泡機進行預發泡，預熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預發泡溫度95^102°C，預發泡珠粒干燥進入料倉，存放時間不超過24h。
[0011]弟_■步、制涂料；|吳樣涂料涂刷；燒注系統與1吳樣組裝后涂刷；
第三步、澆注系統工藝設計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續工序；
冒口設計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結，形狀為圓錐形，上部內直徑0320mm,下部內直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；
第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負壓保持在0.035^0.04MPa ；
第六步、鑄件全部澆筑完，保持負壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
[0012]所述預發泡成型步驟中，模具需預熱處理，預熱時間15s。
[0013]所述制涂料步驟中，涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水攪拌，3^4h而成。
[0014]所述澆注系統工藝設計步驟中，在未設置冒口的踏面表面，安放四件外冷鐵尺寸與踏面吻合，每件重20kg。
[0015]所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0016]有益效果:第一、本發明一種港口機械用低合金鑄鋼車輪鑄造工藝，經過多項技術難關獲得成功，拓寬了消失模鑄造技術的應用領域。
[0017]第二、本發明鑄造方法，大大降低了鑄造成本。
[0018]第三、突破了人們通常認為的低合金鑄鋼是消失模鑄造禁區的理念。
[0019]第四、小批量中試和大批量生產實踐表明，鑄件產品的一次性合格率達到95%左右。

【具體實施方式】
[0020]實施例一:
港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預發泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預發泡機進行預發泡，預熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預發泡溫度95^102°C，預發泡珠粒干燥進入料倉，存放時間不超過24h。
[0021]第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統與模樣組裝后涂刷；所述涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水攪拌，3?4h而成。
[0022]第三步、澆注系統工藝設計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續工序；
冒口設計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結，形狀為圓錐形，上部內直徑0320mm,下部內直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；特制砂箱:四個側面及底面為雙層，能均勻實現各處負壓狀態。加砂:雨淋式加砂器實現均勻加砂，提高加砂速度，砂子為無粘結劑鎂橄欖石干砂，20目，砂經過砂處理系統，砂中無粉塵，粒度均勻，無雜物，砂溫不高于45 °C。
[0023]第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負壓保持在0.035?0.04MPa;所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0024]第六步、鑄件全部澆筑完，保持負壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
[0025]實施例二:
港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預發泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預發泡機進行預發泡，預熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預發泡溫度95^102°C，預發泡珠粒干燥進入料倉，存放時間不超過24h。所述預發泡成型步驟中，模具需預熱處理，預熱時間15s。
[0026]第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統與模樣組裝后涂刷；所述涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水攪拌，3?4h而成。
[0027]第三步、澆注系統工藝設計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續工序；
冒口設計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結，形狀為圓錐形，上部內直徑0320mm,下部內直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；特制砂箱:四個側面及底面為雙層，能均勻實現各處負壓狀態。加砂:雨淋式加砂器實現均勻加砂，提高加砂速度，砂子為無粘結劑鎂橄欖石干砂，30目，砂經過砂處理系統，砂中無粉塵，粒度均勻，無雜物，砂溫不高于45°C。
[0028]第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負壓保持在0.035?0.04MPa;所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0029]第六步、鑄件全部澆筑完，保持負壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
[0030]實施例三:
港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，包括以下步驟:
第一步、預發泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預發泡機進行預發泡，預熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預發泡溫度95^102°C，預發泡珠粒干燥進入料倉，存放時間不超過24h。所述預發泡成型步驟中，模具需預熱處理，預熱時間15s。冷卻:模樣上下表面同時冷卻，冷卻時間2?3min，以防止模樣變形計控制可能再次發泡。
[0031]第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統與模樣組裝后涂刷；所述涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水攪拌，3?4h而成。
[0032]第三步、澆注系統工藝設計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續工序；
冒口設計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度；
冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；在未設置冒口的踏面表面，安放四件外冷鐵尺寸與踏面吻合，每件重20kg。澆口杯:選用材料為耐火土燒結，形狀為圓錐形，上部內直徑0320mm,下部內直徑0260mm,高300mm,與直燒道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚；
第四步、造型；特制砂箱:四個側面及底面為雙層，能均勻實現各處負壓狀態。加砂:雨淋式加砂器實現均勻加砂，提高加砂速度，砂子為無粘結劑鎂橄欖石干砂，40目，砂經過砂處理系統，砂中無粉塵，粒度均勻，無雜物，砂溫不高于45°C。
[0033]第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負壓保持在0.035?0.04MPa;所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
[0034]第六步、鑄件全部澆筑完，保持負壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
【權利要求】
1.港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，包括以下步驟: 第一步、預發泡成型:選用EPS珠粒，粒徑0.6^0.8mm，密度23g/cm3 ;采用SJ-KF-450間歇式預發泡機進行預發泡，預熱溫度9(T95°C，蒸汽壓力0.12、.15MPa，預發泡溫度95?102°C，預發泡珠粒干燥進入料倉，存放時間不超過24h ； 第二步、制涂料；模樣涂料涂刷；澆注系統與模樣組裝后涂刷； 第三步、澆注系統工藝設計；澆注為中心底澆注，4個澆注口作十字形狀；直澆道采用空心燒注，材料內孔直徑045mm,壁厚7mm,長500_的瓷管,單頭座連續工序； 冒口設計與材料:軸頭部位:軸頭冒口采用EPS制作，冒口與鑄件接觸面的內直徑0180mm,外直徑0310mm,上部表面內直徑0170mm,外直徑0380mm,高260mm軸頭中心孔做斜度； 冒口與冒口的中間處安放直徑30mm的瓷管做排渣排氣孔，通到砂層上表面；澆口杯:選用材料為耐火土燒結，形狀為圓錐形，上部內直徑0320mm,下部內直徑0260mm,高300mm,與直澆道連接的澆注口直徑045mm，澆口杯壁上部大約20mm厚，下部逐漸加厚； 第四步、造型； 第五步、澆注工藝步驟:采用中頻爐熔煉，鋼液出爐溫度1590°C，澆注溫度1550°C，澆筑時負壓保持在0.035^0.04MPa ； 第六步、鑄件全部澆筑完，保持負壓15min后，靜置冷卻至少12h后開箱。
2.根據權利要求1所述的港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述預發泡成型步驟中，模具需預熱處理，預熱時間15s。
3.根據權利要求1所述的港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述制涂料步驟中，涂料的主要成分:棕剛玉粉、石英砂粉、鋯英粉、高鋁礬土粉、鈉基膨潤土、羧甲基纖維、白乳膠等加水攪拌，3^4h而成。
4.根據權利要求1所述的港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述澆注系統工藝設計步驟中，在未設置冒口的踏面表面，安放四件外冷鐵尺寸與踏面吻合,每件重20kg。
5.根據權利要求1所述的港口機械用低合金鑄鋼車輪消失模鑄造工藝，其特征在于，所述澆注工藝步驟中，澆筑方法采用慢-快-慢，即小-大-小的方法，開始先點澆，鋼液充滿直澆道后，加速澆注速度，使鋼液快速充滿模樣氣化后的空間，支撐型壁，防止塌陷，待鑄件全部澆注完，鋼液到澆口杯1/4處時，略微暫停，再加速把澆口杯澆滿。
【文檔編號】B22C9/08GK104353781SQ201410580313
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月27日 優先權日:2014年10月27日
【發明者】錢國東 申請人:無錫樂華自動化科技有限公司