CN105458225B - 一种双金属合金锤铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双金属合金锤一次成型铸造技术，其特征在于使用双金属合金锤铸造用金属模具为铸造外模，模具双金属结合部位设置保温带沟槽，模具内部安装内冷铁，采用上冒口统一浇道浇铸；金属模具由上帽、左半模、右半模、内冷铁、砂芯、合模固定架六部分组成，左右半模设有保温带沟槽、溢流孔；左半模有内冷铁安装孔和砂芯安装孔；使用时先用型砂制作保温带、上冒口和砂芯，然后安装内冷铁，喷耐火涂料，合模，装砂芯，放上冒口，形成一个完整的双金属合金锤铸造金属模具。本发明铸造时双金属采用同一浇道，工艺简单、省工省时、节约钢水，具有模具重复使用，使用少量型砂，节省生产空间，不产生废气污染，没有浇铸死角等优点。

Description

一种双金属合金锤铸造方法

技术领域

本发明属铸造领域，涉及铸造技术及金属模具，具体为一种双金属合金锤一次成型铸造技术及金属模具。

背景技术

目前，锤式破碎机复合合金锤，包括锤头和锤柄。其中，锤柄由低碳钢铸造，锤头由高铬铸铁铸造，锤头和锤柄之间多以镶铸、机械组合、镕悍方式复合而成，铸造模具多为消失模铸造、砂型铸造。现有技术制作合金锤（CN 102357387 A等）有几种缺点：一是现有铸造技术多为锤头和锤柄分别铸造，然后再复合，工艺复杂，费工费时；二是多为分次铸造或采用双液两浇道等容易造成钢水浪费；三是现有铸造技术极易产生废气污染环境，翻砂制模占用的空间场地大，同时产生大量废砂，重复利用比较麻烦；四是浇铸过程容易造成冲混、结合不良、冷隔和裂纹等缺陷，致使锤头与锤柄连接强度不够，很容易发生断裂，而且锤头型号越大，越易断裂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种双金属合金锤一次成型铸造技术及金属模具，它是通过如下技术方案实现的：

一种双金属合金锤铸造用金属模具，由上冒口、左半模、右半模、内冷铁、砂芯、合模固定架六部分组成，左、右半模和上冒口金属部分材质为铸造生铁，内冷铁和合模固定架材质为低碳钢，砂芯和上冒口内部材质为型砂。上冒口金属部分为方形筒状，外形大小与左半模、右半模合并后上部外形大小一致，内部用型砂做成方形漏斗状，上冒口即是双液双金属的统一浇道口，同时也用作补缩；左半模和右半模组合后的型腔根据合金锤的大小、形状设计确定，其中锤头在上部，锤柄在下部；左半模和右半模在锤头和锤柄结合部位设有一段保温带沟槽，保温带沟槽深度一般为1厘米，宽度为3-5厘米，形成的保温带的厚度和高度根据合金锤的大小进行适当调整；左半模、右半模合并后夹缝处对应保温带中间位置一侧设有溢流孔，溢流孔在左右半模上各占一半并穿透保温带与型腔相通；左半模保温带下方有两个内冷铁安装孔；左半模下部锤柄的轴孔位置设有砂芯安装孔；右半模下部锤柄的轴孔位置设有砂芯定位槽；左半模在与右半模接触面的周边设有用于合模的模具定位柱，相应位置右半模设有用于合模的模具定位孔；内冷铁上部为圆弧形状，下部为方形，下部焊接两个与左半模内冷铁安装孔配套的定位柱，内冷铁中间有两个上下排列的贯通孔，上下两个贯通孔的位置应使内冷铁安装后，上贯通孔位于型腔的锤头部分，下贯通孔位于锤柄部分，内冷铁同时起到激冷和连接锤头与锤柄作用，内冷铁的厚度与大少根据合金锤的大小设计确定；砂芯用型砂制作，外形为圆柱状，可用二氧化碳吹水玻璃砂法制作，大小根据合金锤的轴芯确定；合模固定架采用顶丝紧固形式，固定架的左侧支撑架中间位置有镂空部分，便于合模后从此处插入砂芯，右侧支撑架上安装顶丝用于合紧左右半模。

一种双金属合金锤一次成型铸造技术，其特征在于使用上述双金属合金锤铸造用金属模具为铸造外模，模具双金属结合部位即锤头与锤柄结合部位设置保温带沟槽，模具内部安装内冷铁，采用上冒口统一浇道浇铸，其具体步骤包括：

步骤1：根据合金锤重量大小要求，结合上述双金属合金锤铸造用金属模具特征设计制作出金属模具的上冒口、左半模、右半模、内冷铁、合模固定架的金属部分。

步骤2：制作保温带，将双金属合金锤铸造用金属模具左、右半模平放，取拌好的水玻璃砂填满模具预留的保温带沟槽，用工具将水玻璃砂抹平，去掉多余的水玻璃砂，使水玻璃砂不能有缺陷和不平的地方，也不能高出模具保温带上下的平面，然后通开保温带处设置的溢流孔，用二氧化碳吹气法硬化即可，如果金属模具是刚刚浇铸产品拆开后还有余热的重复使用模具，也可以不用吹二氧化碳，利用浇铸时模具的余热对水玻璃砂进行烘干硬化。

步骤3：制作上冒口。将上冒口金属部分开口朝上平放，中间部分放上根据合金锤大小预先制作的漏斗形浇道口模具，使其位于上冒口中间，用拌好的水玻璃砂填充上冒口，填满抹平后用二氧化碳吹气法硬化，取出浇道口模具，完成上冒口制作。

步骤4：制作轴孔砂芯。根据合金锤轴孔直径大小预先制作筒状砂芯模具，填充拌好的水玻璃砂然后用二氧化碳吹气法硬化，打开砂芯模具完成轴孔砂芯制作，或使用常规技术制作符合要求的轴孔砂芯。

步骤5：喷耐火涂料。将做好的上冒口、左半模、右半模型腔部分和砂芯喷上一层耐火涂料，防止铸件粘模及高温钢水损坏模具。

步骤6：组合金属模具。在完成上述准备的左半模上安装内冷铁，安装后的内冷铁应位于型腔的中央，为防止偏离，可使用量好尺寸的垫木垫在内冷铁和左半模之间，内冷铁安装到位后抽出垫木即可，然后将左半模上的模具定位柱对准右半模的模具定位孔，合并左右半模并放入合模固定架内用顶丝顶紧，注意左半模的砂芯安装孔放置于镂空支架一侧，右半模放置于顶丝一侧，然后将步骤4制作的轴孔砂芯从左半模的砂芯安装孔插入，插到右半模的砂芯安装槽内为止，然后将上冒口放置于合并的左右半模上面，四边对齐，浇道口正对型腔的中央，检查内冷铁、砂芯、耐火涂料、溢流孔、左右半模夹缝、上冒口均正常到位没有问题，至此完成模具的组合。

步骤7：熔炼。将炉料按工艺配比称重放入熔炉内进行加热，使炉料融成液体。本发明涉及双液双金属铸造，所以使用两台中频电炉熔炼，一台炉内放入低碳钢炉料，出炉温度控制在1600－1620℃，另一台炉内放入高铬铸铁炉料，出炉温度控制在1480－1500℃。

步骤8：浇铸。从上冒口缓慢倒入低碳钢水，当钢水从溢流孔流出时停止，用耐火泥土堵住溢流孔，隔3－30秒再缓慢倒入高铬铸铁金属液，至倒满上冒口时停止。上冒口内铁水用于补缩。

步骤9：开模处理。铸件适当冷却后，松开合模固定架顶丝，轻敲金属模具即可拆开左、右半模，自然冷却到环境温度后对铸件进行一下简单处理，去除铸件表面异物、合金锤浇冒口补缩部分、铲磨毛刺和披缝。

步骤10：热处理。使用常规技术进行1000℃淬火320℃回火处理，完成合金锤的铸造。

本发明的有益效果是：一种双金属合金锤铸造技术及金属模具，相比现有技术，一是不需要重复制作砂模，使用金属模具可以重复使用，提高了模具利用率和使用效率，节省生产空间；二是使用上浇道浇铸，便于观察内部情况；三是双液双金属采用同一浇道，节约钢水；四是合金锤锤头锤柄一次成型，使操作工艺更简便、省工省时、提高生产效率；五是金属模具保温带的设置，使锤头锤柄结合部位双金属液的冶金结合更加充分，不易出现冷隔和裂纹；六是金属模具本身吸热加上内冷铁的激冷作用，能够有效提高所铸合金锤的合金密度和硬度且不易造成锤头与锤柄金属液的冲混；七是没有废气污染环境问题，符合当前环保潮流；八是不易产生浇铸死角产品成品率高，不易产生次品和废品。

附图说明

图1是上冒口俯视图。

图2是图1A－A向剖视图。

图3是图1B－B向剖视图。

图4是左半模主视图。

图5是图4C－C向剖视图。

图6是图4俯视图。

图7是右半模主视图。

图8是图7D－D向剖视图。

图9是图7俯视图。

图10是内冷铁主视图。

图11是图10E－E向剖视图。

图12是图10仰视图。

图13是砂芯主视图。

图14是图13F－F向剖视图。

图15是合模固定架主视图。

图16是图15G－G向剖视图。

图17是图15俯视图。

图18是金属模具组装结构左视示意图。

图19是金属模具组装结构俯视示意图。

图20是金属模具组装结构正视示意图。

图中：1.上冒口，2.型砂，3.上浇道口，4.溢流孔，5.模具定位柱，6.保温带沟槽，7.左半模，8.内冷铁安装孔，9.砂芯安装孔，10.右半模，11.砂芯定位槽，12.模具定位孔，13.内冷铁贯通孔，14.内冷铁，15.内冷铁定位柱，16. 砂芯，17.合模固定架，18.顶丝安装孔，19.顶丝。

具体实施方式：

通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人给出的具体实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变或对整体结构作形式而非实质的变换都应视为对发明技术方案所限定的保护范围。

在图1至图20所示，双金属合金锤铸造用金属模具由上冒口1、左半模7、右半模10、内冷铁14、砂芯16、合模固定架17六部分组成，左右半模和上冒口1金属部分材质为铸造生铁，内冷铁14和合模固定架17材质为低碳钢，砂芯16和上冒口1内部材质为水玻璃砂。上冒口1外形大小与左半模7、右半模10合并后上部外形大小一致。内部用二氧化碳吹水玻璃砂法做成方形漏斗状上浇道口3；左半模7和右半模10组合后的型腔是根据合金锤的大小、形状设计确定，其中锤头在上部，锤柄在下部；左半模7和右半模10在锤头和锤柄结合部位设有保温带沟槽6，保温带沟槽6一侧连通溢流孔4能够使超过溢流孔的金属液从型腔流出模具；左半模7保温带沟槽6下方有两个内冷铁安装孔8，下部锤柄的轴孔位置有砂芯安装孔9；左半模7与右半模10接触面周边设有用于合模的模具定位柱5；右半模10下部锤柄的轴孔位置有砂芯定位槽11；右半模10设有用于合模的模具定位孔12；内冷铁14上部为圆弧形状，下部为方形，下部焊接两个与左半模7内冷铁安装孔8配套的定位柱15，内冷铁14中间有两个上下排列的贯通孔13，上下两个贯通孔的位置使内冷铁14安装后，上贯通孔位于型腔的锤头部分，下贯通孔位于锤柄部分，内冷铁14的厚度与大小 根据合金锤的大小设计确定；砂芯16用二氧化碳吹水玻璃砂法制作成圆柱状；合模固定架17采用顶丝紧固形式，固定架的左侧支撑架中间位置为镂空部分，便于合模后从此处插入砂芯16，右侧支撑架上设有顶丝安装孔18，安装孔的螺纹及孔径与顶丝配套，通过转动顶丝的旋转手柄将左右半模合紧。下面以11kg高铬合金铸铁锤铸造为例，具体步骤包括：

步骤1：根据11kg合金锤要求，结合上述双金属合金锤铸造用金属模具特征设计制作出金属模具的上冒口1金属部分、左半模7、右半模10、内冷铁14、合模固定架17，其中保温带沟槽深1厘米，宽3厘米。

步骤2：制作保温带，将左、右半模平放，取拌好的水玻璃砂填满保温带沟槽6，用工具将水玻璃砂抹平，去掉多余的水玻璃砂，使水玻璃砂不能有缺陷和不平的地方，也不能高出模具保温带上下的平面，然后通开保温带处的溢流孔4，用二氧化碳吹气法硬化即可。

步骤3：制作上冒口。将上冒口1金属部分开口朝上平放，中间部分放上根据合金锤大小预先制作的漏斗形浇道口模具，使其位于上冒口1中间，用拌好的水玻璃砂填充上冒口1，填满抹平后用二氧化碳吹气法硬化，取出浇道口模具，完成上冒口1制作。

步骤4：制作轴孔砂芯。根据合金锤轴孔直径大小预先制作筒状砂芯模具，填充拌好的水玻璃砂然后用二氧化碳吹气法硬化，打开砂芯模具完成轴孔砂芯16制作。

步骤5：喷耐火涂料。将做好的上冒口1、左半模7、右半模10型腔部分和砂芯16喷上一层耐火涂料，防止铸件粘模及高温钢水损坏模具。

步骤6：组合金属模具。在完成上述准备的左半模7上安装内冷铁14，使用量好尺寸的垫木垫在内冷铁14和左半模7之间，内冷铁14安装到位后抽出垫木即可，然后将左半模7上的模具定位柱5对准右半模10的模具定位孔12，合并左右半模并放入合模固定架17内用顶丝19顶紧，注意左半模的砂芯安装孔9放置于镂空支架一侧，右半模放置于顶丝19一侧，然后将轴孔砂芯16从左半模7的砂芯安装孔9插入到右半模10的砂芯安装槽11，然后将上冒口1放置于合并的左右半模上面，四边对齐，上浇道口3正对型腔的中央，检查内冷铁14、砂芯16、耐火涂料、溢流孔4、左右半模夹缝、上冒口1是否正常到位，至此完成模具的组合。

步骤7：熔炼。将炉料按工艺配比称重放入熔炉内进行加热，使炉料融成金属液体，本实施例使用两台中频电炉，一台炉内放入低碳钢炉料（碳的质量分数为0.3-0.5%），钢水出炉温度控制在1600－1620℃，另一台炉内放入高铬铸铁炉料（碳的质量分数为2.6%-2.9%，铬的质量分数为15%-20%），铁水出炉温度控制在1480－1500℃。

步骤8：浇铸。从上冒口1处上浇道口3缓慢倒入低碳钢水，当钢水从溢流孔4流出时停止，用耐火泥土堵住溢流孔4，隔3－15秒再从上浇道口3缓慢倒入高铬铸铁水，至倒满上冒口1时停止。

步骤9：开模处理。铸件适当冷却后，松开合模固定架顶丝19，轻敲金属模具即可拆开左、右半模，模具温度在100℃左右时，清理左右半模，然后在保温带沟槽6内重新填满抹平水玻璃砂，即可利用模具的余热完成保温带的制作，以备模具下次使用，可省去制作保温带二氧化碳吹气的步骤；铸件自然冷却到环境温度后对铸件进行一下简单处理，去除铸件表面异物、合金锤浇冒口补缩部分、铲磨毛刺和披缝。

步骤10：热处理。使用常规技术进行1000℃淬火320℃回火处理，合金锤的铸造完成。

本发明同样适用锤重较大的30-80kg高合金锤的铸造生产。

本发明也同样适用高合金钢锤铸造。

根据本公司多年生产经验和合金锤用户的使用反馈，本发明在相同合金含量情况下，铸造合金锤的密度、硬度、耐磨度、溶合层冶金结合强度均比其它铸造工艺的产品高，使用寿命长，不易断裂。

Claims (7)

1.一种双金属合金锤一次成型铸造方法，其特征在于使用双金属合金锤铸造用金属模具为铸造外模，模具双金属结合部位即锤头与锤柄结合部位设置保温带沟槽，模具内部安装内冷铁，采用上冒口统一浇道浇铸，其具体步骤包括：

步骤1：根据合金锤重量大小要求，设计制作双金属合金锤铸造用金属模具；

步骤2：制作保温带；取拌好的水玻璃砂填满双金属合金锤铸造用金属模具的保温带沟槽，将水玻璃砂抹平，去掉多余的水玻璃砂，通开保温带处设置的溢流孔，用二氧化碳吹气法硬化；保温带的厚度和高度根据合金锤的大小确定；

步骤3：制作上冒口；根据合金锤大小预先制作的漏斗形浇道口模具，用拌好的水玻璃砂填充在金属部分上冒口和漏斗形浇道口模具之间，用二氧化碳吹气法硬化，制作出漏斗形型砂上冒口；

步骤4：制作轴孔砂芯；根据合金锤轴孔直径大小用水玻璃砂二氧化碳吹气法制作成圆柱状轴孔砂芯；

步骤5：喷耐火涂料；将型砂上冒口、左半模、右半模型腔部分和砂芯喷好耐火涂料，防止铸件粘模及高温钢水损坏模具；

步骤6：组合金属模具；在上述准备基础上，将内冷铁安装到左半模的内冷铁安装孔内，使内冷铁位于型腔的中央，将左半模、右半模对准合并，放入合模固定架内用顶丝顶紧，将步骤4制作的轴孔砂芯通过左半模砂芯安装孔插入到右半模的砂芯安装槽，将金属部分上冒口和型砂上冒口放置于合并的左右半模上，四边对齐，检查内冷铁、砂芯、耐火涂料、溢流孔、左右半模夹缝、上冒口均没有问题，完成模具的组合；

步骤7：熔炼；将高铬铸铁、低碳钢原料按工艺配比称重分别放入两个熔炉内进行加热，使炉料熔成金属液体，两个熔炉出炉温度不同，低碳钢熔炉出炉温度控制在1600－1620℃，高铬铸铁熔炉出炉温度控制在1480－1500℃；

步骤8：浇铸；从上冒口缓慢倒入低碳钢水，当钢水从溢流孔流出时停止，用耐火泥土堵住溢流孔，隔3－30秒再缓慢倒入高铬铸铁金属液，至倒满上冒口时停止；

步骤9：开模处理和热处理，开模后进行1000℃淬火、320℃回火，完成合金锤的铸造。

2.根据权利要求1所述的一种双金属合金锤一次成型铸造方法，所述双金属合金锤铸造用金属模具，包括上冒口、左半模、右半模、内冷铁、合模固定架的金属部分，型腔设计锤头在上部，锤柄在下部；左半模和右半模在锤头和锤柄结合部位设有保温带沟槽；左半模、右半模合并后夹缝处对应保温带中间位置一侧设有溢流孔，溢流孔在左右半模上各占一半并穿透保温带与型腔相通；左半模有两个内冷铁安装孔；左半模下部锤柄的轴孔位置设有砂芯安装孔；右半模下部锤柄的轴孔位置设有砂芯定位槽；左半模在与右半模接触面的周边设有用于合模的模具定位柱，相应位置右半模设有用于合模的模具定位孔；使用时先用型砂制作型砂上冒口、保温带和砂芯备用，然后将内冷铁定位柱插入左半模的内冷铁安装孔内，使内冷铁位于合金锤左右半模合并后型腔的中间位置；再将左半模上的模具定位柱对准右半模上的模具定位孔，合在一起放到合模固定架上，旋转顶丝，使左右半模充分合紧，再将砂芯从合模固定架左侧镂空位置沿左半模的砂芯安装孔插到右半模的砂芯定位槽内，然后将上冒口放在合并后的左右半模上，四边对齐，浇道口居中，形成一个完整的双金属合金锤铸造金属模具。

3.根据权利要求1所述的一种双金属合金锤一次成型铸造方法，其特征在于：所述保温带厚度为1厘米，高度为3-5厘米。

4.根据权利要求1所述的一种双金属合金锤一次成型铸造方法，其特征在于：所述内冷铁材质为低碳钢，外形上部为圆弧形状，下部方形焊接两个定位柱，内冷铁中间有两个上下排列的贯通孔，上下两个贯通孔的位置应使内冷铁安装后，上贯通孔位于型腔的锤头部分，下贯通孔位于锤柄部分，内冷铁的厚度与大少根据合金锤的大小设计确定。

5.根据权利要求1所述的一种双金属合金锤一次成型铸造方法，其特征在于: 所述上冒口金属部分为方形筒状，材质为铸造生铁，外形大小与左半模、右半模合并后上部外形大小一致，内部用型砂做成方形漏斗状，上冒口即是双液双金属的统一浇道口，同时也用作补缩。

6.根据权利要求1所述的一种双金属合金锤一次成型铸造方法，其特征在于：所述合模固定架采用顶丝紧固形式，材质为低碳钢，固定架的左侧支撑架中间位置有镂空部分，使用时左半模的砂芯安装孔对准合模固定架镂空支架一侧，右半模放置于合模固定架顶丝一侧，便于合模后插入砂芯，右侧支撑架上设有顶丝安装孔，转动右侧支撑架上的顶丝即可将左右半模合紧。

7.根据权利要求1所述的一种双金属合金锤一次成型铸造方法，其特征在于：所述左半模、右半模，材质为铸造生铁。