CN101823139A - 低合金液压泵定子铸件铸造方法 - Google Patents

Abstract

低合金液压泵定子铸件铸造方法，其步骤包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理。混砂造型步骤是拥粘土湿型砂以微震压实脱箱造型机制作铸型。炉料熔炼步骤包括配置炉料和熔炼，炉料质量百分比为：生铁15～25％、回炉铁45～55％、废钢25～35％；熔炼采用中频感应电炉进行熔炼。出铁孕育处理工序包括出铁和硅钡孕育剂孕育处理。本发明生产出的定子铸件产品，其抗拉强度＞350MPa，产品本体硬度为220～280HBS；产品金相组织的石墨形态以A型为主，石墨长度为4～5级，珠光体＞95％，碳化物+磷共晶＜5％；铸件各部位没有任何铸造缺陷。

Description

低合金液压泵定子铸件铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造领域，特别涉及一种低合金液压泵定子铸件铸造方法。

背景技术

液压泵由于其工作压力高，结构紧凑，体积小重量轻，运动平稳，并能自动防止过载实现安全保护而广泛应用于汽车、造船、航空、石油及化工机械工程。目前各种汽车的转向系统中普遍采用叶片式油泵作为助力器，以减轻汽车司机在开车时的使用体力。

随着我国汽车工业的发展，带动了与其配套的叶片式油泵的发展，近年来尤其是在江浙地区迅速掘起了很多民营叶片式油泵专业企业，从而使与其配套的定子铸件产品的需求大大增加。

定子铸件产品的主要性能及技术指标为：机械性能要求用，单铸试棒浇注的试样的抗拉强度≥350Mpa，定子产品的铸态硬度要求为220～280HBS；铸件金相组织要求：石墨形态以A型为主，石墨长度为4～5级，基体组织要求珠光体≥95％，碳化物+磷共晶＜5％；铸件各部位不允许有任何铸造缺陷存在。

因此，如何满足上述技术要求，成了铸造定子产品的关键。

在上述定子产品的性能及技术指标中，铸件金相组织指标是本发明的核心技术。以往所出现的问题也是由于金相组织不达标所致。

发明内容

本发明的目的是提供一种低合金液压泵定子铸件铸造方法，以使生产出的低合金液压泵定子铸件如CC1021S型能够满足上述技术要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

低合金液压泵定子铸件铸造方法，其步骤包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理；其中，所述的混砂工序是在砂处理系统内混制粘土湿型砂，混制完的型砂用小车输送到造型的机旁供造型时使用。

所述的炉料熔炼步骤包括配置炉料和熔炼，炉料配置质量百分比为：生铁15～25％、回炉铁45～55％、废钢25～35％；熔炼采用中频感应电炉进行铁液熔炼，熔炼温度为1500～1540℃；

所述的出铁孕育处理工序包括出铁和硅钡孕育处理两个步骤；

所述的浇注工序中，铁液的浇注温度控制在1340～1440℃。

进一步，定子铸件的化学成分质量百分比为：C 3.0～3.3％、Si 1.8～2.2％、Mn 0.6～1.0％、P≤0.15％、S≤0.12％、Cr 0.4～0.8％、Mo 0.6～1.0％、Ni 0.2～0.4％、Fe余量和不可避免杂质。

所述的硅钡孕育处理步骤所用的硅钡孕育剂的加入量为熔炼出铁量的0.50～1.0％；硅钡孕育剂的化学成分质量百分比为：Si 60～70％、Ca0.5～3.0％、Ba 1.0～6.0％、Al 1.0～3.0％，Fe余量和不可避免杂质。

所述的硅钡孕育剂的粒度为：3～10mm。

所述的冷却工序中，要求浇注后的铸件在砂型中保温冷却时间，大于2小时，确保铸件在冷却过程中消除应力。

另外，本发明中造型机采用微震压实脱箱造型机。

微震压实脱箱造型的型板工艺用每型布置16个铸件，每4个铸件由一个暗冒口补缩，采用半封闭式浇注系统。

本发明采用了暗冒口的模数1倍于铸件毛坯的模数。

本发明与国外产品所采用的化学成分中的低合金元素P、Cu、Cr、Mo不同在于，独创性地采用Cr、Mo、Ni低合金元素。

虽然碳当量(C+1/3Si)相差无几，但本发明采用的是碳低硅高，而国外采用的是碳高硅低的化学成分。这是因为通过实验证明了碳低能够细化石墨组织，本发明的石墨长度达到4级，比国外产品的石墨长度(4～5级)细短。

另外，在低合金铸铁中，P是有害元素，它既降低力学性能，又影响耐磨性能，而且在铸造和热处理过程中，容易促使裂纹的形成，因此本发明不用高P成分。

Cu和Ni均是提高淬透性的元素，但Ni不溶于碳化物而完全溶于基体中，因此Ni提高淬透性的作用强于Cu，因而我们不采用Cu而采用Ni元素。

通过以上化学成分上的创新，再加上配料、熔炼及孕育工艺的配合，本发明生产的定子产品在金相组织和机械性能上均优于国外进口的同类产品，请见表1。

表1

在本发明方法中，其型板工艺特点是：

(1)每4个铸件以一个共用的暗冒口进行补缩，为保证冒口的补缩作用，其一是采用了暗冒口的模数1倍于铸件毛坯的模数，保证铸件产品内部没有缩松、缩孔缺陷；其二是采用了热冒口工艺，即所有进入铸型的热铁液在流动过程中均先经过冒口，使冒口受到过热，保证铸件顺序凝固、从而使铸件产品内部没有缩松、缩孔缺陷。

(2)为了使浇注系统起到挡渣作用及铁液在型腔中平稳流动作用，本发明采用了半封闭式的浇注系统。铁液进入横浇道时，横截面加大，流速减慢，浮渣漂起并留在横浇道内。洁净的铁液从横浇道的底部减速流入暗冒口，再从冒口再减速后流入型腔，这样就可以避免产生夹渣及冲砂缺陷。

所述的开箱工序包括铁砂分离及铸件与浇冒口分离，在此工序中，要求不能捶击铸件，以防击裂铸件产品。

本发明的有益效果

本发明从以下四个方面来解决金相组织及机械性能的达标问题：

(1)产品化学成分的确定：本发明在产品的化学成分方面不是沿用国外定子传统的Cu、Cr、Mo低合金，而是自主创新用Cr、Mo、Ni低合金元素；

(2)炉料配置方面：限制生铁比例≤25％，废钢比例≥25％；

(3)铁液熔炼过程采用铁液高温静置技术，达到减少石墨核心和铁液纯净目的；

(4)铁液孕育工艺上采用硅钡孕育剂大剂量孕育，达到瞬间产生大量结晶核心的目的。

产品的金相组织指标解决后，其机械性能指标也就迎刃而解了，因为铸铁材料的机械性能是由该材料的金相组织的性质决定的。

采用本发明所述的铸造方法以后，生产出的定子铸件用单铸试棒浇注的试样的抗拉强度＞350Mpa，定子产品的铸态硬度为220～280HBS，铸件金相组织中，石墨形态以A型为主，石墨长度为4～5级，基体组织的珠光体＞95％，碳化物+磷共晶＜5％；铸体各部位没有任何铸造缺陷，完全满足定子铸件产品的各项技术要求。

附图说明

图1为本发明实施例CC1021S型液压泵定子铸件毛胚图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明实施例CC1021S型液压泵定子铸件型板工艺示意图；

图4为图3的B-B剖视图。

具体实施方式

实施例1

以低合金CC1021S型液压泵定子铸件铸造为例，其铸造方法包括如下步骤：

(1)混砂造型

混砂工序是在砂处理系统内混制粘土湿型砂，混制完成的型砂用小车输送到造型机旁供造型时使用；然后把用微震压实脱箱造型机造完的型排列在浇注区内，等待铁液浇注。

所述的造型工序，本发明低合金CC1021S型液压泵定子铸件毛坯图请见图1、图2，定子铸件结构比较简单，毛坯均匀，决定用微震压实脱箱造型机进行造型生产，砂型尺寸为390×40×100/100，每型安放16个铸件，其型板工艺图请见图3、图4。

(2)炉料熔炼

先配置炉料，炉料的重量配比为：生铁20％、回炉铁50％、废钢30％；然后把配置好的炉料投入中频感应电炉进行铁液熔炼，当炉料熔清且铁液温度达到1450℃时，进行取样分析化学成分，然后把铁液的化学成分调整到工艺规定的范围内。此后把铁液温度提升到1520℃，并在此温静置保温5～10分钟，让铁液中的杂质充分漂浮上来，用聚渣剂聚集后扒出炉外，不让这些杂质带到处理的铁液中。

(3)出铁孕育处理

包括出铁和硅钡孕育处理两个步骤，铁液在1520℃静置扒渣后，即用100KG浇注包出铁液，在出铁液时随着铁液流加入0.80％的硅钡孕育剂进行孕育处理，最后进行搅拌及扒渣后盖上覆盖剂去进行浇注。其中硅钡孕育剂的化学成分质量百分为：Si 65.4、Ca 1.80、Ba 2.50、Al 2.12及Fe余量；产品最终化学成分质量百分比为：C 3.2、Si 2.0、Mn 0.85、P 0.12、S 0.08、Cr 0.65、Mo 0.68、Ni 0.35及Fe余量。

(4)浇注

在待浇的铸型浇注区用100KG浇包进行浇注。铁液的浇注温度为1380℃。

浇注时铁液的流动过程请见图3、图4。

铁液由直浇口座1上的浇口杯及直浇道进入横浇道2，此时由于双向的横浇道截面积和加大，从而使铁液流动减速平稳，漂渣子漂起，接着洁净铁液从横浇道底部通过宽而扁的4个内浇口3流入暗冒口4，由于内浇道3的横截面前小后大，铁液在内浇道中再次减速进入暗冒口4，铁液从暗冒口第三次减速流入铸件5型腔。铁液的这种减速流动过程达到了其流动过程的平稳性，从而可以避免铁液流动过程的氧化问题，同时也减少了铁液对型腔的冲击，由此可以避免铸件产生夹渣及冲砂缺陷。

(5)冷却

浇注后的铸型要运转到冷却区冷却，铸件在型砂中保温2小时。

(6)开箱

(7)铸件处理

(8)质量检验

检验不合格的产品淘汰作废，合格的进入铸件毛胚合格品仓库。

定子产品技术指标检测结果：用单铸试棒浇注的试样的抗拉强度＞350Mpa，产品的铸态硬度为220～280HBS，铸件产品金相组织：石墨形态为A型，石墨长度为4～5级，基体组织珠光体＞95％，碳化物+磷共晶＜5％；铸件各部位没有任何铸造缺陷。符合定子铸体的各项技术要求。

实施例1～5的主要工艺参数请见表2。

表2

实施例2、3、4、5的工艺过程同实施例1，不再阐述。

Claims (8)

1.低合金液压泵定子铸件铸造方法，其步骤包括混砂、造型、炉料熔炼、出铁孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理；其中，所述的混砂造型步骤是用粘土湿型砂，用造型机制作铸型；

所述的炉料熔炼步骤包括配置炉料和熔炼，炉料质量百分比为：生铁15～25％、回炉铁45～55％、废钢25～35％；熔炼采用中频感应电炉进行铁液熔炼，熔炼温度为1500～1540℃；

所述的出铁孕育处理工序包括出铁和硅钡孕育处理两个步骤；

所述的浇注工序中，铁液的浇注温度为1340～1440℃。

2.如权利要求1所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，定子铸件的化学质量百分比为：C 3.0～3.3％、Si 1.8～2.2％、Mn 0.6～1.0％、P≤0.15％、S≤0.12％、Cr 0.4～0.8％、Mo 0.6～1.0％、Ni 0.2～0.4％、Fe余量和不可避免杂质。

3.如权利要求1所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，所述的硅钡孕育处理步骤所用的硅钡孕育剂的加入量为熔炼出铁量的0.5～1.0％；硅钡孕育剂的化学成分质量百分比为：Si 60～70％、Ca0.5～3.0％、Ba 1.0～6.0％、Al 1.0～3.0％、Fe余量和不可避免杂质。

4.如权利要求3所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，所述的硅钡孕育剂的粒度为3～10mm。

5.如权利要求1所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，所述的冷却工序中，浇注后的铸件在砂型中保温冷却时间，大于2小时，确保铸件在冷却过程中消除应力。

6.如权利要求1所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，造型机采用微震压实脱箱造型机。

7.如权利要求6所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，微震压实脱箱造型的型板工艺用每型布置16个铸件，每4个铸件由一个暗冒口补缩，采用半封闭式浇注系统。

8.如权利要求7所述的低合金液压泵定子铸件铸造方法，其特征在于，采用的暗冒口的模数1倍于铸件毛坯的模数。

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