本發(fā)明屬生產(chǎn)乘用車差速殼的鑄造工藝領(lǐng)域，特別是一種鐵型覆砂鑄造乘用車差速殼的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

鐵型覆砂鑄造是在金屬型(又稱鐵型)內(nèi)腔周圍覆上一層薄薄的型砂(又稱覆膜砂)的一種鑄造工藝方法。它是金屬型鑄造和殼型鑄造兩種方法的結(jié)合。獲得的鑄件具有尺寸精度高、機(jī)械性能好、節(jié)約人工、材料和設(shè)備、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

在國外，德國、前蘇聯(lián)等國早已于60年代前后開始把鐵型覆砂鑄造應(yīng)用于生產(chǎn)，主要用于生產(chǎn)球鐵曲軸、剎車轂、剎車盤、缸套、炸彈殼、坦克履帶和電機(jī)底座等30余種鑄件。

在國內(nèi)，鐵型覆砂鑄造工藝的應(yīng)用研究絕大部分都使用于曲軸或者球墨鑄鐵的生產(chǎn)。近幾年來，在全國已有近百家企業(yè)也應(yīng)用了鐵型覆砂鑄造工藝，生產(chǎn)的零件除球鐵曲軸外，還有汽車的凸輪軸、平衡軸、耐壓閥體、缸套，耐磨齒盤等30余種鑄件，而運(yùn)用該鐵型鑄造工藝技術(shù)來生產(chǎn)乘用車差速殼還是空白。

在我國乃至國際上的乘用車差速殼生產(chǎn)廠家，都是采用高壓鑄造或者靜壓鑄造方法生產(chǎn)乘用車差速殼，該工藝在較大汽車發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠已普遍使用，雖然質(zhì)量上相對(duì)來說還比較穩(wěn)定，但還是屬于砂型鑄造，在造型時(shí)還是需要煤粉，用砂量很大，生產(chǎn)環(huán)境還未得到完全改善；同時(shí)也存在著砂處理工部等一整套設(shè)備、材料倉庫、型砂輸送、除塵等設(shè)備，工作環(huán)境比較差，不利于鑄造生產(chǎn)環(huán)保，而且設(shè)備投資大，成本高，所占用的面積也大。產(chǎn)品在灰鑄鐵澆注并經(jīng)熱處理退火后，本體抗拉強(qiáng)度絕大多數(shù)達(dá)到或接近所要求牌號(hào)，但現(xiàn)今在汽車行業(yè)激烈競爭下，各汽車廠家生產(chǎn)的汽缸體要求越來越高，多種性能指標(biāo)要求達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn)，例如要求解決三漏現(xiàn)象即屬此類問題。由于使用常規(guī)的砂型鑄造無法根本解決鑄鐵本身的組織縮松而滲漏的問題，必須另找出路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鐵型覆砂鑄造乘用車差速殼的生產(chǎn)方法，解決球墨鑄鐵乘用車差速殼常見的組織疏松、表面質(zhì)量差、整體機(jī)械性能得不到保證的問題。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種鐵型覆砂鑄造乘用車差速殼的生產(chǎn)方法，工藝步驟如下：

(1)造型

外砂箱采用鐵型，覆膜砂為樹脂砂，鐵型的內(nèi)腔按乘用車差速殼的形狀隨型制出，隨型覆砂層厚度為10mm-30mm；澆注系統(tǒng)有澆口杯、直澆口、橫澆口和濾網(wǎng)，采用封閉式澆口；上半模的最高處射孔、四周圍坭芯頭部位都裝有氣孔針，且不穿出箱面；在鐵型的分型面上均勻分布設(shè)有排氣槽；外模的上下模底板中間分別設(shè)有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240℃，溫度達(dá)到要求后進(jìn)行射砂；

(2)砂芯

乘用車差速殼的砂芯采用熱心盒工藝，采用相變覆膜砂，一次6個(gè)，局部位置需要上醇基郜英粉涂料并點(diǎn)燃烘烤；

(3)裝芯

采用人工裝芯或用固定式裝芯工位夾具或機(jī)器人裝芯；

(4)合箱

合箱前使用封箱條分別壓住芯頭、芯頭出氣孔和坭芯直澆道，在坭芯頭的澆注系統(tǒng)位置裝上過濾網(wǎng)，并推至合箱機(jī)處，在砂箱四角放有墊片；上半模型吹靜散砂后合箱；推進(jìn)澆注滾道，扣上箱扣；澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時(shí)要使用封箱條；

(5)澆注

采用qt450-10牌號(hào)鐵水澆注，鐵水化學(xué)成分質(zhì)量比為：c：3.7％～3.8％，si：1.6％～1.9％，mn：0.3％～0.4％，cu：0.2％-0.5％；

澆注溫度控制在1420-1440℃之間，澆注時(shí)間按12件/型為9.5-10.5s；

(6)開箱

澆注后20分鐘開箱扣；鑄件凝固時(shí)間25分鐘，然后落箱、自由冷卻。

澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡分到6個(gè)內(nèi)澆口再到鑄件。

澆注系統(tǒng)各澆口總截面之比為：∑直︰∑橫︰∑內(nèi)＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；濾網(wǎng)采用機(jī)體專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。

上半模最高處射孔以及坭芯頭安裝的氣孔針外徑均為φ6mm。

射砂氣壓為0.35-0.40mpa，固化時(shí)間為60-120s。

合箱時(shí)四角放的墊片厚為0.4-0.6mm。

合箱的扣箱力為70-75n.m。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

使用本發(fā)明的鐵型覆砂鑄造乘用車差速殼的生產(chǎn)方法，出品率由原來砂型鑄造工藝的55％提高到鐵型鑄造的75％以上，因鐵型使用了不含水分的樹脂砂做覆砂造型材料，從而消除了皮下氣孔缺陷；鐵水凝固過程中得到快速冷卻，基本消除了乘用車差速殼常有的組織縮松、疏松等缺陷，解決了乘用車差速殼在高壓力、高強(qiáng)度工作環(huán)境下的滲漏和強(qiáng)度不足問題，提高了鑄件的整體機(jī)械性能，滿足或超過目前乘用車差速殼生產(chǎn)要求的各項(xiàng)性能指標(biāo)；減少了砂處理系統(tǒng)龐大的設(shè)備、場地投入和造型用砂量；改善了鑄造長期以來的惡劣環(huán)境，環(huán)保性好。整個(gè)工藝流程簡單，容易采取措施和控制，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本比砂型鑄造工藝生產(chǎn)要低30～50％，且適用于各種類型發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體、汽缸蓋和排氣管等重要復(fù)雜零部件的生產(chǎn)和多種要求高質(zhì)量的其它大中小零件，應(yīng)用前景廣泛。

具體實(shí)施方式

以下詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。

鐵型覆砂鑄造工藝是利用鐵型增加鐵水在鑄造過程中的冷卻速度，細(xì)化組織，提高了乘用車差速殼在壁厚不均情況下保證機(jī)體較厚部位或較厚凸臺(tái)、塔子的組織致密性。在同等熔煉鐵水的成分下，使用鐵型覆砂鑄造工藝生產(chǎn)機(jī)體比砂型鑄造工藝可以獲得更高的抗拉強(qiáng)度、硬度和更好的石墨形態(tài)和石墨大小級(jí)別，穩(wěn)定珠光體在55％以上。最重要的是以往乘用車差速殼砂型鑄造出現(xiàn)的三漏(漏油、漏水、漏汽)問題可以得到有效解決。

乘用車差速殼的鐵型覆砂鑄造工藝與靜壓砂型鑄造工藝不同之處是在造型工序，乘用車差速殼鐵型覆砂造型是采用專用的zxtf-z-1350*740造型主機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線。按照鐵型規(guī)格要求，乘用車差速殼設(shè)計(jì)布置為2件/型，分上下模。該設(shè)備額定生產(chǎn)率為15型/h,兩臺(tái)造型主機(jī)則為30型/h。砂箱是金屬型，內(nèi)腔是按照乘用車差速殼的形狀,留有覆砂層厚度并隨型制出，外模模底板下面設(shè)有加熱裝置，模具溫度一般恒溫控制在180-240℃。鐵型溫度一般控在180-240℃左右。造型采用覆膜砂，當(dāng)模具和鐵型溫度達(dá)到設(shè)定的溫度后，在鐵型內(nèi)腔周圍覆上一層薄薄的型砂。

由于鐵型覆砂工藝所使用的覆膜砂是流動(dòng)干型的，無水分，經(jīng)過射砂表面硬化后，其表面光潔度很好，不用上涂料，而靜壓砂型鑄造工藝是屬濕型(潮型)鑄造，其表面需要上涂料才能保證鑄件的光潔度。因此鐵型覆砂鑄造工藝可以大量節(jié)約涂料成本。

以生產(chǎn)柳州五菱cm3-2402315差速殼為例，采用靜壓鑄造生產(chǎn)工藝時(shí)，造型用砂量單臺(tái)為622kg以上，而用鐵型覆砂工藝生產(chǎn)缸體(12件/型)時(shí)，鑄造造型單臺(tái)使用砂量僅需20-21kg左右；若按目前價(jià)格計(jì)算成本的話，年產(chǎn)20萬件光造型用砂量可以節(jié)約75萬元以上。而這種規(guī)模的鐵型覆砂鑄造生產(chǎn)線比國內(nèi)靜壓生產(chǎn)線減少投資2700萬元，比進(jìn)口靜壓生產(chǎn)線減少投資4700萬元以上。

鐵型覆砂鑄造工藝在具有工藝出品率高、組織致密不滲漏、綜合性能高、用砂量少、設(shè)備投資少、生產(chǎn)周期短、見效快、設(shè)備占用面積少、生產(chǎn)效率高、制造成本低、環(huán)保性好等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其不足之處是各種鐵型砂箱沒有通用性、受設(shè)備影響單天產(chǎn)量偏低。

采用本發(fā)明方法生產(chǎn)柳州五菱cm3-2402315差速殼，具體實(shí)施情況如下：

1.造型

造外型采用鐵型覆砂鑄造工藝進(jìn)行。外砂箱采用鐵型，覆膜砂是采用相變砂，即舊砂回收后處理再重新覆膜，鐵型鑄造工藝按照12件/型進(jìn)行設(shè)計(jì)，鐵型的內(nèi)腔是按照差速殼的形狀隨型制出，試制時(shí)隨型覆砂層厚度為10mm，因該零件外部較復(fù)雜，有些局部部位的覆砂層為10-30mm左右，鑄件熱節(jié)較大部位為8mm。澆注系統(tǒng)的鐵水流道是由澆口杯到直澆口到橫澆口，再由橫澆口通過濾網(wǎng)后均衡分到6個(gè)內(nèi)澆口再到鑄件；澆注系統(tǒng)采用封閉式澆口，其各澆口總截面之比為：∑直︰∑橫︰∑內(nèi)＝1︰(0.75-0.78)︰(0.68-0.72)；∑分直︰∑直＝1︰(0.9-0.95)；濾網(wǎng)采用機(jī)體專用的直孔陶瓷濾網(wǎng)。在克服鐵型工藝缺點(diǎn)排氣問題上，在上半模最高處射孔、四周圍坭芯頭均裝有外徑φ6mm氣孔針；外模的上下模底板中間都分別設(shè)有加熱裝置，模具溫度和鐵型溫度均控制在180-240℃；待溫度達(dá)到工藝要求后進(jìn)行射砂，射砂氣壓為0.35-0.40mpa，固化時(shí)間為60-120s，射砂后的覆砂層顏色盡量控制在棕褐色。在連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)澆注后的鐵型必須經(jīng)過水冷后達(dá)到溫控要求時(shí)才能進(jìn)行循環(huán)使用(測溫采用紅外線進(jìn)行)。

2.砂芯

砂芯是采用湛江天翔機(jī)電熱芯盒射芯機(jī)，一次6個(gè)，同采用相變覆膜砂。

3.裝芯

先檢查所裝坭芯是否符合要求；在批量生產(chǎn)情況下，用固定式裝芯工位夾具或機(jī)器進(jìn)行裝芯，定位準(zhǔn)確、方便可靠；否則可采用人工裝芯、簡易裝芯吊架下芯。

4.合箱

在合箱之前檢查裝芯是否到位，使用少量的封箱條分別壓住芯頭、芯頭出氣孔位置、坭芯直澆道等，在坭芯頭的澆注系統(tǒng)位置裝上過濾網(wǎng)，并推至合箱機(jī)處，在砂箱四角放有0.4-0.6mm厚墊片；檢查上半模型質(zhì)量，并吹靜散砂，進(jìn)行合箱；推進(jìn)澆注滾道，扣上箱扣(邊扣一般為4個(gè))扣箱力一般在70-75n.m；澆口杯采用直沖漏斗澆口杯，安裝到鐵型時(shí)要使用封箱條；

5.澆注

所用鐵水，是采用與我公司正常生產(chǎn)玉柴qt產(chǎn)品中的一種qt450-10牌號(hào)鐵水澆注，其化學(xué)成分質(zhì)量比為：

c：3.7％～3.8％，si：1.6％～1.9％，mn：0.3％～0.4％，cu：0.2％-0.5％；澆注溫度控制在1420-1440℃之間，澆注時(shí)間按12件/型是在9.5-10.5s之間；待澆口杯鐵水成糊狀時(shí)打斷澆口杯；

6.開箱

澆注后20分鐘開箱扣；鑄件凝固時(shí)間25分鐘時(shí)落箱，落箱后的鑄件為暗紅色，然后自由冷卻到室溫。

7.檢驗(yàn)結(jié)果

鑄件經(jīng)過清理拋丸后，不經(jīng)過熱處理，直接鑄態(tài)解剖鑄件檢測得到結(jié)果如下：

1)柳州五菱cm3-2402315差速殼本體試樣金相組織和硬度情況如下：

2)機(jī)械性能

因產(chǎn)品太小，無法直接取抗拉試樣，只能檢測附鑄試塊，具體情況如下：、

用本發(fā)明的鐵型覆砂方法鑄造球墨鑄鐵乘用車差速殼，在滿足性能要求的條件下可以減少或者不用加入合金，如cu、mn等合金可以取消加入，同時(shí)經(jīng)過對(duì)產(chǎn)品多輪的本體解剖和聲波檢測，未發(fā)現(xiàn)任何兩縮現(xiàn)象。

實(shí)踐說明：運(yùn)用本發(fā)明的方法生產(chǎn)乘用車差速殼，本體機(jī)械性能比砂型鑄造本體要求牌號(hào)要高出一個(gè)牌號(hào)以上，從而保證滿足日益發(fā)展的汽車制造行業(yè)競爭要求。

用本發(fā)明的方法，不僅可以生產(chǎn)出蠕墨鑄鐵或球墨鑄鐵汽缸體、缸蓋、排氣管等高質(zhì)量的汽車重要零部件，還可以用于各行各業(yè)的機(jī)械制造，如航空、鐵路機(jī)車車輛、農(nóng)用機(jī)械、建筑機(jī)械和軍工等等需承受高強(qiáng)度、高韌性、高致密性、高耐磨的大中小零件的生產(chǎn)。