CN112846068A

CN112846068A - 铸件的铸造方法和铸件

Info

Publication number: CN112846068A
Application number: CN202011606916.3A
Authority: CN
Inventors: 任哲林
Original assignee: Ningbo Jinhui Precision Casting Co ltd
Current assignee: Ningbo Jinhui Precision Casting Co ltd
Priority date: 2020-12-30
Filing date: 2020-12-30
Publication date: 2021-05-28

Abstract

本申请公开了一种铸件的铸造方法和铸件，涉及铸件铸造的技术领域。本申请的铸件的铸造方法包括：提供砂芯原料和砂芯模具；将砂芯原料搅拌均匀；通过搅拌均匀的砂芯原料和砂芯模具制备砂模；提供铸件原料，并将铸件原料熔炼；将熔炼所得的液态金属浇注在砂模中，得到初始的铸件；对初始的铸件进行热处理；其中，砂芯原料包括硅砂、宝珠砂、树脂和固化剂。本申请通过在铸造过程中改变工件冷却条件，并调整了铸件的化学成分的重量比，使所制备铸件的机械性能大幅提高，从而能够满足对应用于高速列车的牵引机构的铸件的性能要求。且采用本铸件的铸造方法铸造，性能合格率较高。

Description

铸件的铸造方法和铸件

技术领域

本申请涉及铸件铸造的技术领域，具体而言，涉及一种铸件的铸造方法和铸件。

背景技术

铸件产品质量主要包括：尺寸、内外部质量、成分和机械性能等几方面，其中，铸件产品的机械性能对于铸件产品在使用中的安全性的重要性相当高，尤其是轨道交通设备中，对铸件的产品质量要求更高。

一种铸件主要材质是26CrMo4合金钢由于是应用于高速列车的牵引机构，在要求相同化学成分的同时，其对铸件性能要求相较于欧标提高了。

26CrMo4合金钢在标准的材质规格中，化学成分的重量比为C0.22-0.29％；Si≤0.6％；Mn 0.5-0.8％；P≤0.025％；S≤0.02％；Cr 0.8-1.2％；Mo 0.15-0.3％；余量为Ni。

26CrMo4合金钢在欧标的性能要求中，热处理为QT2(铸铁球化2级)，屈服强度不低于550MPa(兆帕斯卡)，抗拉强度为700-850MPa，延伸率不低于10％，当使用温度为常温时，常温冲击功不低于18J(焦耳)。

但是对应用于高速列车的牵引机构的铸件的性能要求为，热处理为QT2，屈服强度不低于650MPa，抗拉强度为700-1000MPa，延伸率不低于14％，当使用温度大于-40℃时，冲击功不低于27J。

发明内容

本申请的目的是提供一种铸件的铸造方法和铸件，其能够满足对应用于高速列车的牵引机构的铸件的性能要求。

为了实现上述目的，本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种铸件的铸造方法，包括：

提供砂芯原料和砂芯模具；

将所述砂芯原料搅拌均匀；

通过搅拌均匀的所述砂芯原料和所述砂芯模具制备砂模；

提供铸件原料，并将所述铸件原料熔炼；

将熔炼所得的液态金属浇注在所述砂模中，得到初始的铸件；

对所述初始的铸件进行热处理；

其中，所述砂芯原料包括硅砂、宝珠砂、树脂和固化剂。

于一实施例中，所述砂芯原料还包括钢丸。

于一实施例中，所述将所述砂芯原料搅拌均匀，包括：

将所述硅砂、所述宝珠砂及所述钢丸进行混合后放入到混砂机中；

依次加入固化剂和树脂进行搅拌均匀。

于一实施例中，所述将所述砂芯原料搅拌均匀，包括：

按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂45-55份，宝珠砂40-50份，钢丸0-10份；

将称取好的所述硅砂、所述宝珠砂及所述钢丸放入到混砂机中；

加入固化剂搅拌第一预设时间；

加入树脂搅拌第二预设时间。

于一实施例中，所述第一预设时间为2-3min，所述第二预设时间为1-2min。

于一实施例中，所述硅砂的粒度为40-70目，所述宝珠砂的粒度为50-100目。

于一实施例中，所述通过搅拌均匀的所述砂芯原料和所述砂芯模具制备砂模；包括：

将搅拌均匀的所述砂芯原料填入到砂芯模具中进行固化；

待完全固化后起模；

在起的模表面涂刷耐火涂料，经组装后得到砂模。

于一实施例中，所述对所述初始的铸件进行热处理，包括：

正火处理，正火温度920±10℃，保温2.5-3.5小时，出炉空冷；

淬火处理，淬火温度910±10℃，保温2-3小时，出炉水冷；

回火处理，回火温度610±10℃，保温3.5-4.5小时，出炉空冷。

于一实施例中，所述铸件的化学成分的重量比为C 0.24-0.29％；Si0.25-0.55％；Mn 0.6-0.8％；P≤0.020％；S≤0.15％；Cr 0.85-1.15％；Mo0.15-0.25％；Ni 0.2-0.3％。。

第二方面，本申请实施例提供一种铸件，所述铸件通过如前述实施方式任一项所述的铸件的铸造方法制备获得。

于一实施例中，所述铸件的化学成分的重量比为C 0.24-0.29％；Si0.25-0.55％；Mn 0.6-0.8％；P≤0.020％；S≤0.15％；Cr 0.85-1.15％；Mo0.15-0.25％；Ni 0.2-0.3％。

本申请与现有技术相比的有益效果是：

本申请通过改变砂芯原料，在铸造过程中改变工件冷却条件，并调整了铸件的化学成分的重量比，使所制备铸件的机械性能大幅提高，从而能够满足对应用于高速列车的牵引机构的铸件的性能要求。且采用本铸件的铸造方法铸造，性能合格率较高。

本申请在砂芯的原材料中增加了宝珠砂，由于宝珠砂的导热性比硅砂强2倍以上，从而能够有效、快速的降低浇注后的型腔温度，达到使砂模型腔内的液态金属快速冷却的目的，提升了所铸造的铸件的性能。

本申请在砂芯的原材料中增加了钢丸，由于钢丸的导热性又比宝珠砂强很多，从而能够进一步加快砂模型腔内液态金属的冷却速度，提升了所铸造的铸件的性能，更大程度地提高所铸造的铸件的材料致密性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。

图2为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。

图3为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。

图4为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。本方法可以用于制造铸件。铸件的铸造方法可以包括如下步骤：

步骤S101：提供砂芯原料和砂芯模具。

本步骤中的砂芯原料包括硅砂、钢丸、宝珠砂、树脂和固化剂。于一其他的实施例中，砂芯原料不包括钢丸。本步骤中的砂芯模具根据所需制造的铸件形状进行设计。其中，所需制造的铸件可以是铁、钢等金属，所需制造的铸件可以应用于各种轨道交通设备。

步骤S102：将砂芯原料搅拌均匀。

本步骤中先将硅砂、宝珠砂及钢丸进行手动混合后放入到混砂机中，再依次加入固化剂和树脂进行搅拌均匀，为制备砂模做准备。

于一其他的实施例中，本步骤中先将硅砂、宝珠砂及钢丸放入到混砂机中，再依次加入固化剂和树脂进行搅拌均匀，为制备砂模做准备。

于一其他的实施例中，本步骤中同时将硅砂、宝珠砂、钢丸、固化剂和树脂放入到混砂机中搅拌均匀，为制备砂模做准备。

其中，砂芯原料的混合比例可以根据铸件的具体结构及铸件主体壁厚进行调整。

步骤S103：通过搅拌均匀的砂芯原料和砂芯模具制备砂模。

本步骤可以在射砂机中进行。

步骤S104：提供铸件原料，并将铸件原料熔炼。

本步骤中的铸件原料可以包括40铬钢屑、废钢、增碳剂、硅锰合金、低碳铬铁、钒铁和钼铁等含有所需制造的铸件化学成分的材料。本步骤可以感应电炉中进行。熔炼温度可以根据所需制造的铸件进行确定。

本步骤可以在步骤103之后进行，本步骤也可以在进行步骤101、步骤102和步骤103的同时一起同步进行，从而可以节省总体铸造时间。

步骤S105：将熔炼所得的液态金属浇注在砂模中，得到初始的铸件。

本步骤可以采取砂型铸造工艺。在浇注过程中可以采用过滤式浇口杯，通过过滤式浇口杯过滤液态金属中的渣，避免铸件出现夹渣缺陷，提高铸件的产品质量和机械性能。

步骤S106：对初始的铸件进行热处理。

本步骤可以采取热处理工艺，将初始的铸件放在一定的介质内加热、保温、冷却，来改变初始的铸件表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的。

一种铸件，通过图1所示的铸件的铸造方法制备获得。

本实施例在砂芯的原材料中增加了宝珠砂，由于宝珠砂的导热性比硅砂强2倍以上，从而能够有效、快速的降低浇注后的型腔温度，达到使砂模型腔内的液态金属快速冷却的目的，提升了所铸造的铸件的性能。再者本实施例在砂芯的原材料中增加了钢丸，由于钢丸的导热性又比宝珠砂强很多，从而能够进一步加快砂模型腔内液态金属的冷却速度，提升了所铸造的铸件的性能，更大程度地提高所铸造的铸件的材料致密性。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。本方法可以用于制造铸件。铸件的铸造方法可以包括如下步骤：

步骤S201：提供砂芯原料和砂芯模具。详细参见上述实施例中对步骤S101的描述。

步骤S202：按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂45-55份，宝珠砂40-50份，钢丸0-10份。

本步骤中，硅砂的粒度为40-70目，宝珠砂的粒度为50-100目。从而可以进一步加快砂模型腔内液态金属的冷却速度，提升所铸造的铸件的性能。

于一实施例中，按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂50份，宝珠砂45份，钢丸5份。于一其他的实施例，按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂50份，宝珠砂50份，钢丸0份。于一其他的实施例，按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂51份，宝珠砂48份，钢丸1份。于一其他的实施例，按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂50份，宝珠砂40份，钢丸10份。于一其他的实施例，按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂50份，宝珠砂46份，钢丸4份。于一其他的实施例，按重量份分别称取以下砂芯原料：硅砂50份，宝珠砂42份，钢丸8份。

步骤S203：将称取好的硅砂、宝珠砂及钢丸放入到混砂机中。

本步骤的混砂机可以是辗轮式混砂机或者叶片式混砂机。本步骤中，可以先将称取好的硅砂、宝珠砂及钢丸放入到混砂机中进行混合一定时间(1-5min)，再进行进行步骤204，也可以在将称取好的硅砂、宝珠砂及钢丸放入到混砂机中后直接进行步骤204。

步骤S204：加入固化剂搅拌第一预设时间。

本步骤中的第一预设时间为2-3min。

步骤S205：加入树脂搅拌第二预设时间。

本步骤中的第二预设时间为1-2min。其中，第一预设时间大于第二预设时间。

步骤S206：将搅拌均匀的砂芯原料填入到砂芯模具中进行固化。

本步骤中的固化可以是等待其自然硬化。

步骤S207：待完全固化后起模。

本步骤为脱模处理，需等待砂芯原料完全固化后进行。

步骤S208：在起的模表面涂刷耐火涂料，经组装后得到砂模。

本步骤为刷涂处理，涂刷耐火涂料后，耐火涂料呈薄层或膜状覆盖于起的模的表面，对模起保护作用，再经过合箱处理得到砂模。

步骤S209：提供铸件原料，并将铸件原料熔炼。详细参见上述实施例中对步骤S104的描述。

步骤S210：将熔炼所得的液态金属浇注在砂模中，得到初始的铸件。详细参见上述实施例中对步骤S105的描述。

步骤S211：对初始的铸件进行热处理。详细参见上述实施例中对步骤S106的描述。

一种铸件，通过图2实施例所示的铸件的铸造方法制备获得。本实施例改变砂芯原料，在不改变整体温度场梯度的情况下使液态金属(例如：钢水)快速冷却，缩短固液相转变时间，使材料更致密，从而有效提高所制备的铸件的机械性能。

请参照图3，其为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。本方法可以用于制造铸件。铸件的铸造方法可以包括如下步骤：

步骤S301：提供砂芯原料和砂芯模具。详细参见上述实施例中对步骤S101的描述。

步骤S302：将砂芯原料搅拌均匀。详细参见上述实施例中对步骤S102的描述。

步骤S303：通过搅拌均匀的砂芯原料和砂芯模具制备砂模。详细参见上述实施例中对步骤S103的描述。

步骤S304：提供铸件原料，并将铸件原料熔炼。详细参见上述实施例中对步骤S104的描述。

步骤S305：将熔炼所得的液态金属浇注在砂模中，得到初始的铸件。详细参见上述实施例中对步骤S105的描述。

步骤S306：正火处理，正火温度920±10℃，保温2.5-3.5小时，出炉空冷。

本步骤通过正火工艺，且正火温度较高，使晶粒细化，令组织均匀，强度和硬度提高。于一实施例中，本步骤的保温时间为3小时。

步骤S307：淬火处理，淬火温度910±10℃，保温2-3小时，出炉水冷。

本步骤通过猝火工艺，且淬火温度较高，将组织转变为含碳低的细小马氏体。于一实施例中，本步骤的保温时间为2.5小时。

步骤S308：回火处理，回火温度610±10℃，保温3.5-4.5小时，出炉空冷。

本步骤通过回火工艺，降低铸件中残余应力和脆性，保持铸件的高硬度和耐磨性。于一实施例中，本步骤的保温时间为4小时。

于一其他的实施例中，可以在热处理时增加预正火工序，以改善组织、细化晶粒。于一其他的实施例中，可以在熔炼过程中增加钢水精炼，进一步净化钢水来提高冶金质量。于一其他的实施例中，可以增大合金元素加入量，并且加入Ni元素以提高冲击性能。但是这些实施例与本实施例相比，在实际生产过程中增加了成本，并且性能合格率并不高，造成大量的废品，会进一步提高生产成本，另外产品质量存在较大的安全隐患，若列车上使用到不合格产品造成的事故损失将不可估量。

请参照图4，其为本申请一实施例示出的铸件的铸造方法的流程示意图。本方法可以用于制造铸件。铸件的铸造方法可以包括如下步骤：

步骤S401：提供砂芯原料和砂芯模具。详细参见上述实施例中对步骤S101的描述。

步骤S402：将砂芯原料搅拌均匀。详细参见上述实施例中对步骤S102的描述。

步骤S403：通过搅拌均匀的砂芯原料和砂芯模具制备砂模。详细参见上述实施例中对步骤S103的描述。

步骤S404：提供铸件原料，并将铸件原料熔炼。详细参见上述实施例中对步骤S104的描述。

步骤S405：将熔炼所得的液态金属浇注在砂模中，得到初始的铸件。详细参见上述实施例中对步骤S105的描述。

步骤S406：对初始的铸件进行热处理。详细参见上述实施例中对步骤S106的描述。

步骤S407：对经过热处理的铸件进行清理，并进行产品质量检验。

本步骤为后处理工艺。通过产品质量检验，令检验不合格的产品做淘汰报废处理，合格的进入铸件合格品仓库暂存。

于一实施例中，一种铸件，通过图1至图4任一实施例所示的铸件的铸造方法制备获得。铸件的化学成分的重量比为C 0.24-0.29％；Si0.25-0.55％；Mn 0.6-0.8％；P≤0.020％；S≤0.15％；Cr 0.85-1.15％；Mo0.15-0.25％；Ni 0.2-0.3％。故本实施例通过在铸造过程中改变工件冷却条件，并调整了铸件的化学成分的重量比，使所制备铸件(26CrMo4合金钢本体)的机械性能大幅提高。

其中，经检验制得的铸件的性能为：热处理为QT2，屈服强度为700-750MPa，抗拉强度为790-900MPa，延伸率为14-19％，当使用温度大于-40℃时，冲击功为28-90J，能够满足对应用于高速列车的牵引机构的铸件的性能要求。且采用本铸件的铸造方法铸造，性能合格率较高，甚至可以达到95％以上。

于一实施例中，申请人对图1至图4所示铸件的铸造方法进行了试验。试验所制造的铸件为应用于高速列车的牵引机构的26CrMo4合金钢。试验过程包括：

将硅砂(粒度50目)、宝珠砂(粒度70目)、钢丸按照总重量的5:4.5:0.5进行混合，加入固化剂搅拌2.5min,再加入树脂搅拌1.5min，接着进行造型、制芯、脱模、刷涂、合箱、熔炼、浇注、热处理、清理和产品质量检验的操作，其中，热处理的过程为先是正火处理，正火温度923℃，保温3小时，出炉空冷，接着淬火处理，淬火温度912℃，保温2.5小时，出炉水冷，最后进行回火处理，回火温度607℃，保温4小时，出炉空冷。熔炼温度可以是1650℃。

制备得到的铸件化学成分的重量比为C 0.25％；Si 0.35％；Mn 0.7％；P0.015％；S 0.14％；Cr 0.95％；Mo 0.2％；Ni 0.2-0.3％。

经检验，制备得到的铸件的性能为：热处理为QT2，屈服强度为740MPa，抗拉强度为800MPa，延伸率为16％，当使用温度大于-40℃时，冲击功为48J。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种铸件的铸造方法，其特征在于，包括：

提供砂芯原料和砂芯模具；

将所述砂芯原料搅拌均匀；

通过搅拌均匀的所述砂芯原料和所述砂芯模具制备砂模；

提供铸件原料，并将所述铸件原料熔炼；

对所述初始的铸件进行热处理；

其中，所述砂芯原料包括硅砂、宝珠砂、树脂和固化剂。

2.根据权利要求1所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述砂芯原料还包括钢丸。

3.根据权利要求2所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述将所述砂芯原料搅拌均匀，包括：

依次加入固化剂和树脂进行搅拌均匀。

4.根据权利要求1所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述将所述砂芯原料搅拌均匀，包括：

加入固化剂搅拌第一预设时间；

加入树脂搅拌第二预设时间。

5.根据权利要求4所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述第一预设时间为2-3min，所述第二预设时间为1-2min。

6.根据权利要求4所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述硅砂的粒度为40-70目，所述宝珠砂的粒度为50-100目。

7.根据权利要求1所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述通过搅拌均匀的所述砂芯原料和所述砂芯模具制备砂模；包括：

将搅拌均匀的所述砂芯原料填入到砂芯模具中进行固化；

待完全固化后起模；

在起的模表面涂刷耐火涂料，经组装后得到砂模。

8.根据权利要求1所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述对所述初始的铸件进行热处理，包括：

正火处理，正火温度920±10℃，保温2.5-3.5小时，出炉空冷；

淬火处理，淬火温度910±10℃，保温2-3小时，出炉水冷；

回火处理，回火温度610±10℃，保温3.5-4.5小时，出炉空冷。

9.根据权利要求1至8任一项所述的铸件的铸造方法，其特征在于，所述铸件的化学成分的重量比为C0.24-0.29％；Si0.25-0.55％；Mn0.6-0.8％；P≤0.020％；S≤0.15％；Cr0.85-1.15％；Mo0.15-0.25％；Ni0.2-0.3％。

10.一种铸件，其特征在于，所述铸件通过如权利要求1至9任一项所述的铸件的铸造方法制备获得。