CN107321926B

CN107321926B - 注塑机类模板铸件的铸造系统及利用其的铸造方法

Info

Publication number: CN107321926B
Application number: CN201710673379.6A
Authority: CN
Inventors: 马超; 宋贤发; 顾钱骥; 陈倩慧; 陈辰吉; 傅明康
Original assignee: RIYUE HEAVY INDUSTRY CO LTD
Current assignee: RIYUE HEAVY INDUSTRY CO LTD
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2023-04-18
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: CN107321926A

Abstract

一种注塑机类模板铸件的铸造系统及利用其的铸造方法，包括浇注系统，塑机类模板铸件型腔；浇注系统包括直浇道、横浇道和内浇道；横浇道包括第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道，第一横浇道的一端与直浇道连接、另一端与第二横浇道连接、第二横浇道与第一横浇道相互垂直且连接口处于第二横浇道的中部；第三横浇道为两根连接于第二横浇道的两端，且与第二横浇道相互垂直；第三横浇道的两端分别连通有一根内浇道，内浇道与直浇道相互平行、且所述的内浇道与塑机类模板铸件型腔连通；横浇道位于同一浇注平面内，横浇道和内浇道位于塑机类模板铸件型腔的下方。具有不容易产生缩孔、缩松等铸造缺陷，铁水浇注平稳、不产生铁水紊流的优点。

Description

注塑机类模板铸件的铸造系统及利用其的铸造方法

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，具体地讲涉及一种注塑机类模板铸件的铸造系统及利用其的铸造方法。

背景技术

注塑机上的模板，即定板和动板是其最为关键的组成部件，由于其尺寸大，重量重，结构相对复杂，一般采用铸造工艺进行制造；比如针对GX550机型的塑机的定板、动板，其铸件产品结构如附图1-2所示：该铸件整体为平板型结构，其上设计多个通孔和凸筋等，且该铸件壁厚相差悬殊，内外腔筋板结构构成厚壁处容易产生缩孔、缩松等铸造缺陷；而且，如果浇注系统设计的不合理，也容易导致浇注过程铁水浇注不平稳、产生铁水紊流而产生的夹渣类铸造缺陷。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种不容易产生缩孔、缩松等铸造缺陷，铁水浇注平稳、不产生铁水紊流的注塑机类模板铸件的铸造系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种注塑机类模板铸件的铸造系统，包括浇注系统，塑机类模板铸件型腔；所述的浇注系统包括直浇道、与直浇道连通的横浇道，与横浇道连通的内浇道；所述的横浇道包括第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道，所述的第一横浇道的一端与直浇道连接，第一横浇道的另一端与第二横浇道连接、第二横浇道与第一横浇道相互垂直且连接口处于第二横浇道的中部；所述的第三横浇道为两根，分别连接于第二横浇道的两端，且与第二横浇道相互垂直；所述的第三横浇道的两端分别连通有一根内浇道，所述的内浇道与直浇道相互平行、且所述的内浇道与塑机类模板铸件型腔连通；所述的第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道位于同一浇注平面内，所述的横浇道和内浇道位于塑机类模板铸件型腔的下方。

采用上述铸造系统的设置，高温铁液从直浇道进入到第一横浇道，然后通过第二横浇道一分为二成两路分别流入两根第三横浇道内，然后再通过第三横浇道的两端进入到内浇道中，最后流入到塑机类模板铸件型腔内；该过程高温铁液流动平稳、不会产生铁水紊流，有效保证了铸件的质量；而且本发明通过第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道位于同一浇注平面内，所述的横浇道和内浇道位于塑机类模板铸件型腔的下方的设置方式，铁水为从下到上的方式铸件充满塑机类模板铸件型腔内部，可以保证铁液的充型密实和完整，减少铁液紊流缺陷，获得的铸件缩孔、缩松缺陷也大大降低。

作为优选，所述的塑机类模板铸件型腔的上表面和下表明上均布有若干冷铁，且所述的冷铁为石墨冷铁；采用该结构，由于激冷材料的使用能够吸收热特强，大大减少铸件内部缺陷；而采用石墨材料制备的冷铁，具有比重轻、耐火度高、导热系数大等优点，并且能有效地解决铸铁件因使用铸铁冷铁不当而产生的白口、气孔等铸造缺陷。

作为优选，所述的直浇道、横浇道和内浇道的内径相等，且所述的内浇道的长度小于直浇道或横浇道的长度；采用该结构，可以保证铁液流通平稳、不产生紊流，还能够快速对塑机类模板铸件型腔进行充型，铸件缺陷少。

作为优选，所述的第一横浇道与第二横浇道垂直并连接于第二横浇道的中部，所述的第二横浇道分别与两根第三横浇道垂直并连接于两根第三横浇道的中部；所述的第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道均由陶瓷管制成；采用上述结构可以保证铁液分布均匀的进入到塑机类模板铸件型腔内，铁液平稳充型完整；采用陶瓷管是由于此产品尺寸较大较厚，横浇道与砂箱内径或铸件不宜太近，因此在此铸件上打破老工艺采用新型拼接陶瓷构成的浇道，可防止铁液冲击力较大，避免浇道抬进或冲砂。

作为优选，所述的塑机类模板铸件型腔的上表面上设置有多个出气口；该结构保证铁液内尽量不夹杂气体，减少铸件铸造缺陷。

本发明还提供一种利用注塑机类模板铸件的铸造系统进行铸件铸造的方法，该方法的制备步骤包括：

(1)配置原料：原料包括下述重量百分比的物质：生铁40％～50％，废钢20％～30％，回炉料30％～40％，Sb 0.002％～0.004％；

(2)冲天炉、电炉双联熔炼：将生铁、废钢、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼得到铁水，铁水进入电炉；

(3)取样分析和调配成分：待电炉内铁水升温到1440℃～1460℃后，取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水成分符合要求；

(4)出铁、球化处理：先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，进行球化处理；

(5)除渣：待球化处理结束后，向球化包内添加除渣剂，用扒渣耙搅拌后进行扒渣；

(6)孕育处理：待扒渣完成后，向球化包内倒入一次孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进孕育剂的熔化；

(7)浇注：将铁水浇注到铸造系统中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，铁水进入到塑机类模板铸件型腔内冷凝获得铸件。

本发明步骤(4)中的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为铁水总重量的1.2％～1.4％，所述的稀土镁球化剂的成分包括下述重量百分比的物质：Mg 5.55％～6.15％，RE(稀土)0.85％～1.15％，Si 44％～48％，Ca 0.8％～1.2％，Al0.4％～1.0％，其余为铁。

本发明步骤(4)中用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为铁水总重量的0.8％～1.2％；Sb的加入量为铁水总重量的0.002％～0.004％。

本发明步骤(6)一次孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm的硅钡孕育剂，一次孕育剂的加入量为铁水总重量的0.4％～0.5％，一次孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si71％～73％，Al≤1.2％，S≤0.02％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，其余为铁；随流孕育剂采用的是粒度为0.2mm～0.8mm的硅钡孕育剂，随流孕育剂的加入量为0.2％～0.3％，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71％～73％，Al≤1.2％，S≤0.02％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，其余为铁；浇注温度1330℃～1340℃；步骤(7)需要在步骤(4)完成后的10分钟内完成。

本发明所述的铸件生产其的铁水(即浇注到型腔中的铁水的化学成分)的成分为：C 3.3％～3.7％，Si 2.0％～2.7％，Mn≤0.4％，P≤0.05％，S≤0.012％，Mg 0.03％～0.05％，RE(稀土)0.08％～0.15％，Sb 0.002％～0.004％，其余为铁。

本发明上述步骤(3)直至铁水成分符合要求，所述的符合要求是指铸件生产其的铁水(即浇注到型腔中的铁水的化学成分)的成分中除了Sb之外，其它成分均符合上述生产铸件的铁水的成分的要求。

本发明上述限定的其它如球化剂、废钢片、孕育剂等等添加量为铁水总量的百分比，均是以上述的铸件生产其的铁水的成分构成的铁水为标准的。

附图说明

图1本发明注塑机类模板铸件(或型腔)结构示意图(正面)。

图2本发明注塑机类模板铸件(或型腔)结构示意图(反面)。

图3本发明注塑机类模板铸件铸造系统的浇注系统结构示意图。

图4本发明注塑机类模板铸件铸造系统结构示意图(正面)。

图5本发明注塑机类模板铸件铸造系统结构示意图(反面)。

图6本发明注塑机类模板铸件型腔布置冷铁的结构示意图(正面)。

图7本发明注塑机类模板铸件型腔布置冷铁的结构示意图(反面)。

图8本发明铸块金相组织腐蚀前的示意图。

图9本发明铸块金相组织腐蚀后的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例结合附图进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

本发明铸件产品壁厚相差悬殊，内外腔筋板结构构成厚壁处容易产生缩孔、缩松，合理控制收缩率及分型负数，热节处需用激冷方式。由于此产品铸件为平板型结构，采用平做平浇，合理设计浇注系统和激冷措施，消除热节处，采用分散内浇口平稳浇注，并要求合理设计浇注系统的各大小比例关系。此铸件在工艺设计，熔炼浇注过程中，利用三维模型，结合Magma仿真模拟等。结合型内合金化技术，并在铸孔重要部位预埋石墨冷铁强制冷却方式，增加、细化石墨球的同时并充分利用石墨自膨胀满足了厚断面处的铸孔孔质量要求。

具体的如下所述：如附图3-5所示，本发明的一种注塑机类模板铸件的铸造系统，包括浇注系统1，塑机类模板铸件型腔2(即根据铸件的形状采用砂型制作出来的用于填充铁液制备最终浇注铸件的型腔)；所述的浇注系统包括直浇道3、与直浇道连通的横浇道4，与横浇道连通的内浇道5；所述的横浇道包括第一横浇道4.1、第二横浇道4.2和第三横浇道4.3，所述的第一横浇道的一端与直浇道连接，第一横浇道的另一端与第二横浇道连接、第二横浇道与第一横浇道相互垂直且连接口处于第二横浇道的中部；所述的第三横浇道为两根，分别连接于第二横浇道的两端，且与第二横浇道相互垂直；所述的第三横浇道的两端分别连通有一根内浇道，所述的内浇道与直浇道相互平行、且所述的内浇道与塑机类模板铸件型腔连通；所述的第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道位于同一浇注平面内(平放时处于同一水平面)，所述的横浇道和内浇道位于塑机类模板铸件型腔的下方。

采用上述铸造系统的设置，高温铁液从直浇道进入到第一横浇道，然后通过第二横浇道一分为二成两路分别流入两根第三横浇道内，然后再通过第三横浇道的两端进入到内浇道中，最后流入到塑机类模板铸件型腔内；该过程高温铁液流动平稳、不会产生铁水紊流，有效保证了铸件的质量；而且本发明通过第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道位于同一浇注平面内，所述的横浇道和内浇道位于塑机类模板铸件型腔的下方的设置方式，铁水为从下到上的方式充满塑机类模板铸件型腔内部，可以保证铁液的充型密实和完整，减少铁液紊流现象，获得的铸件缩孔、缩松缺陷也大大降低。

如附图6-7所示：所述的塑机类模板铸件型腔的上表面和下表明上均布有若干冷铁6，且所述的冷铁为石墨冷铁；采用该结构，由于激冷材料的使用能够吸收热特强，大大减少铸件内部缺陷；而采用石墨材料制备的冷铁，具有比重轻、耐火度高、导热系数大等优点，并且能有效地解决铸铁件因使用铸铁冷铁不当而产生的白口、气孔等铸造缺陷；石墨材料还可以随客户的产品形状或表面平方大小来加工成形制作。冷铁之所以采用石墨材质，是因为石墨材料具有耐磨、耐温、耐压、抗腐蚀、抗蠕变、无油自润滑等性能；且石墨块膨胀系数小,密封性好，操作性能方便，质量小等优势；还可以随客户的产品形状或表面平方大小来加工成形制作。

如附图3所示：所述的直浇道、横浇道和内浇道的内径相等，且所述的内浇道的长度小于直浇道或横浇道的长度；采用该结构，可以保证铁液流通平稳、不产生紊流，还能够快速对塑机类模板铸件型腔进行充型，密实度高，铸件缺陷少。

如附图3-5所示：所述的第一横浇道与第二横浇道垂直并连接于第二横浇道的中部，所述的第二横浇道分别与两根第三横浇道垂直并连接于两根第三横浇道的中部；所述的第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道均由陶瓷管制成；采用上述结构可以保证铁液分布均匀的进入到塑机类模板铸件型腔内，铁液平稳充型完整；采用陶瓷管是由于此产品尺寸较大较厚，横浇道与砂箱内径或铸件不宜太近，因此在此铸件上打破老工艺采用新型拼接陶瓷构成的浇道，可防止铁液冲击力较大，避免浇道抬进或冲砂。

如附图4所示：所述的塑机类模板铸件型腔的上表面上设置有多个出气口7；该结构保证铁液内尽量不夹杂气体，减少铸件铸造缺陷。

砂型的强度：

1)由于此产品结构为平板型结构，高度不高，砂箱空间砂型较大，起模或翻箱时易开裂。因此在放砂时，砂箱内合理放置或插入生铁骨头加强芯骨，保证砂型有一定的强度。制芯时采用Φ25螺纹钢作起吊，确保泥芯不变形及起吊安全。2)为确保产品的外形质量，整体的砂型综合强度达到预期效果，在模具型板上安装了震动器。采用人工捣实和机器震动相结合的方案。

本发明上述提到的陶瓷管有5种均适用于本发明，具体为：阳平头接砖、阴平头接砖、直角弯管、中径管，三通管等等。

本发明注塑机类模板铸件的铸造实施例：

本发明该铸件的大致规格为铸件单重4300kg、铸件浇注重量为5000kg、整体外形轮廓尺寸为1690mm×1630mm×高480mm，铸件材料为NE-GJS-400-18U。

该注塑机类模板铸件中各组分含量的重量百分比是C 3.68％，Si 2.1％，Mn0.1％，P 0.031％，S 0.011％，Mg 0.045％，RE 0.14％，Sb 0.003％，其余为铁。

该注塑机类模板铸件的制造方法是：

(1)配置原料，原料包括下述重量百分比的物质：生铁50％、废钢20％、回炉料30％；

(2)冲天炉电炉双联熔炼，将生铁、废钢、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼，铁水进入电炉，其中回炉料采用的是废的球墨铸铁、开箱后从铸件清理的球墨铸铁的浇注系统、冒口，废钢采用的是普通的碳素非合金钢；

(3)取样分析和调配成分，待电炉内铁水升温到1450℃后，再取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水成分符合要求；

(4)出铁、球化处理，先将稀土镁球化剂和Sb分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，废钢片采用的是普通的碳素非合金钢，将铁水往放置有Sb一侧的球化包中倒入，其中所采用的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为1.2％，稀土镁球化剂包括下述重量百分比的物质Mg 5.55％～6.15％，RE0.85％～1.15％，Si 44％～48％，Ca 0.8％～1.2％，AL 0.4％～1.0％，其余为铁，而用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为1％，Sb的加入量为0.0033％；

(5)除渣，向球化包内添加除渣剂，用扒渣耙搅拌后进行扒渣；

(6)孕育处理，待扒渣完成后，向球化包内加入一次孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进倒包孕育剂的熔化，一次孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm的硅钡孕育剂，加入量为铁水总重量的0.4％，一次孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71％～73％，Al≤1.2％，S≤0.02％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，其余为铁；

(7)浇注，将1332℃铁水浇注到铸型中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，随流孕育剂采用的是粒度为0.2mm～0.8mm的硅钡孕育剂，随流孕育剂的加入量为0.3％，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质Si 71％～73％，Al≤1.2％，S≤0.02％，Ca 0.7％～1.3％，Ba 1.6％～2.4％，其余为铁；

本实施例中的稀土镁球化剂的加入量、用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量、Sb的加入量、一次孕育剂的加入量以及随流孕育剂的加入量所表达的意思均是指它们各自占有整个球化包内铁水的重量百分比。

根据GB/T 228.1-2010和GB/T 231.1-2009标准，本实施例浇注完成得到铸件，进行性能测试：70mm×105mm×180mm附铸试块性能见表1、表2。

表1试块力学性能

表2试块金相组织

从上述测定结果可知本发明的铸件强度高，从试块金相组织可以清楚获知本发明的石墨类型和基体组成，且本发明的产品无铸造缺陷。

Claims

1.一种注塑机类模板铸件的铸造系统，包括浇注系统，塑机类模板铸件型腔；所述的浇注系统包括直浇道、与直浇道连通的横浇道，与横浇道连通的内浇道；所述的横浇道包括第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道，所述的第一横浇道的一端与直浇道连接，第一横浇道的另一端与第二横浇道连接、第二横浇道与第一横浇道相互垂直且连接口处于第二横浇道的中部；所述的第三横浇道为两根，分别连接于第二横浇道的两端，且与第二横浇道相互垂直；所述的第三横浇道的两端分别连通有一根内浇道，所述的内浇道与直浇道相互平行、且所述的内浇道与塑机类模板铸件型腔连通；所述的第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道位于同一浇注平面内，所述的横浇道和内浇道位于塑机类模板铸件型腔的下方，所述的直浇道、横浇道和内浇道的内径相等，且所述的内浇道的长度小于直浇道或横浇道的长度，所述的塑机类模板铸件型腔的上表面上设置有多个出气口。

2.根据权利要求1所述的注塑机类模板铸件的铸造系统，其特征在于：所述的塑机类模板铸件型腔的上表面和下表面上均布有若干冷铁，且所述的冷铁为石墨冷铁。

3.根据权利要求1所述的注塑机类模板铸件的铸造系统，其特征在于：所述的第一横浇道与第二横浇道垂直并连接于第二横浇道的中部，所述的第二横浇道分别与两根第三横浇道垂直并连接于两根第三横浇道的中部；所述的第一横浇道、第二横浇道和第三横浇道均由陶瓷管制成。

4.一种利用权利要求1-3任一所述的注塑机类模板铸件的铸造系统的铸造方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）配置原料：原料包括下述重量百分比的物质：生铁40%～50%，废钢20%～30%，回炉料30%～40%，Sb0.002%～0.004%；

（2）冲天炉、电炉双联熔炼：将生铁、废钢、回炉料依次加入到冲天炉中熔炼得到铁水，铁水进入电炉；

（3）取样分析和调配成分：待电炉内铁水升温到1440℃～1460℃后，取铁水做样品化学光谱分析，并根据分析结果对铁水成分进行调配，直至铁水成分符合要求；

（4）出铁、球化处理：先将稀土镁球化剂和 Sb 分别放置在球化包底部横档的两侧，并用废钢片包覆稀土镁球化剂表面，将铁水往放置有 Sb 一侧的球化包中倒入，进行球化处理；

（5）除渣：待球化处理结束后，向球化包内添加除渣剂，用扒渣耙搅拌后进行扒渣；

（6）孕育处理：待扒渣完成后，向球化包内倒入一次孕育剂进行孕育，同时对铁水进行搅拌，促进孕育剂的熔化；

（7）浇注：将铁水浇注到铸造系统中，并且在浇注时随铁水流加入随流孕育剂进行随流孕育，铁水进入到塑机类模板铸件型腔内冷凝获得铸件。

5.根据权利要求4所述的铸造方法，其特征在于：步骤（4）中的稀土镁球化剂的粒度为10mm～15mm，稀土镁球化剂的加入量为铁水总重量的1.2%～1.4%，所述的稀土镁球化剂的成分包括下述重量百分比的物质：Mg 5.55%～6.15%，RE 0.85%～1.15%，Si 44%～48%，Ca0.8%～1.2%，AL 0.4%～1.0%，其余为铁。

6.根据权利要求4所述的铸造方法，其特征在于：步骤（4）中用于包覆稀土镁球化剂的废钢片的加入量为铁水总重量的0.8%～1.2%；Sb的加入量为铁水总重量的0.002%～0.004%。

7.根据权利要求4所述的铸造方法，其特征在于：所述的一次孕育剂采用的是粒度为3mm～8mm 的硅钡孕育剂，一次孕育剂的加入量为铁水总重量的 0.4%～0.5%，一次孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71%～73%，Al ≤1.2%，S ≤0.02%，Ca 0.7%～1.3%，Ba1.6%～2.4%，其余为铁。

8.根据权利要求4所述的铸造方法，其特征在于：所述的随流孕育剂采用的是粒度为0.2mm～0.8mm的硅钡孕育剂，随流孕育剂的加入量为0.2%～0.3%，随流孕育剂包括下述重量百分比的物质：Si 71%～73%，Al≤1.2%，S ≤0.02%，Ca 0.7%～1.3%，Ba 1.6%～2.4%，其余为铁；浇注温度 1330℃～1340℃；步骤（7）需要在步骤（4）完成后的10分钟内完成。