高合金薄壁复杂薄壁薄壁悬臂式棘轮组芯造型工艺

高合金薄壁复杂薄壁薄壁悬臂式棘轮组芯造型工艺

棘轮是一个重要的部件。材料为qt450-10，铸造重量15kg，轮廓尺寸为220mm150mm，结构为旋转体，厚度不均匀，尤其是车轮体和支撑体之间的厚度差异。除非螺纹盘和支撑盘的厚度没有明显的缺陷外，否则还有很大的改进需求。另外,轮齿是主要作用部位,既要求完好无损、无缺陷、无粘砂,还要求表面淬火,表面硬度HRC40～45。1工艺设计1.1组芯造型方法结合车间实际,采用手工作业,组芯造型,利用现有500mm×450mm×(180/300)mm的砂箱,湿砂型铸造。采用组芯造型方法,主要目的有2个:一是保证轮齿达到要求;二是解决挡链片及链槽以极坐标形式螺旋上升给造型带来的难题。1.2组芯造型和铸型对铸件尺寸的影响棘轮仅顶面和《35mm铸孔及该铸孔两端1×45°倒角需进行加工,其余均为铸造形成,为了防止合箱不准造成的错箱影响铸件的表面品质和尺寸,减少披缝,采取组芯造型和铸型完全置于下箱,此方案有利于铸件由下向上形成顺序凝固,以及气体排出。1.3砂芯接触面关于砂芯尺寸的分析采用组芯造型方案,实际上将造型难度转移到了制芯环节。根据该件的具体特点,我们设计4个砂芯,其中3#芯盒和4#芯盒采用活块,目的便于制作。4#砂芯随链槽从中间分活块;3#砂芯活块分法较为复杂,既要考虑挡链片及链槽以及极坐标形式螺旋上升的情况,又要考虑操作中制芯的难度和品质,具体分法是:该砂芯上面与4#砂芯分开,并从图1示30°部位再分块,下面随链槽从中间分开。2#砂芯主要目的是获得清晰完好的齿轮。为保证铸件尺寸精度,3#、4#砂芯与2#砂芯接触面留1mm的砂芯负数。1#砂芯是棘轮减重及形成《35mm铸孔。具体设计,见图1。1.4底注式浇注系统为提高铁液的充型能力及防止气孔、缩孔等缺陷,采用底注式浇注系统,其位置,见图1。直浇道取《30mm,设置1个内浇道32mm×7mm。1.5冒口的设置鉴于该产品的收缩较大,并易出现气孔、缩孔等缺陷,决定设置1个冒口置于铸件顶部,如图1所示。为便于清理冒口,设置为压边式,且冒口开通成明冒口,以利于排气。1.6涂料中的材料采用醇基石墨涂料。1.7球化剂s/s处理熔炼时要求注意降低杂质含量和气体含量,并要求化学成分w为:<0.08%P;≤0.06%S,用1.4%～1.8%的球化剂处理(T-1型球化剂化学成分w为:5%～7%Mg;1.0%～3.0%RE;38%～44%Si;≤1%Al;≤1%Ti,Ca、Ba、Bi适量,Fe余量),铁液出炉温度≥1450℃。1.8加热温度采用底注式浇注,较大限度地减少了铁液的氧化,提高铁液的充型能力,所以浇注温度控制在1400～1370℃。1.9打开时为降低冷却过程中由于壁厚不均引起的热应力,要求浇注5h后方可开箱。1.10铸造的化学成分、性能和金相组织(1)w化学成分如下2.54%C;3.11%Si;0.17%Mn;0.055%P;0.012%S。(2)铸造轴抗拉强度488MPa,伸长率18%。(3)铸造金相流组织见图2石墨大小6级;球化等级3级;珠光体含量10%;渗碳体含量≤1%;磷共晶含量≤0.5%。1.11高频加热下铸造根据铸态检测结果,制定棘轮的热处理工艺为:(1)加热至890℃保温2h,出炉空冷。正火主要目的是提高铸件组织中珠光体含量。(2)高频加热棘轮齿部至880～900℃,再水冷表面至200℃出水。(3)400℃回火2h。经热处理后的金相组织,见图3。采用此工艺提高了铸件的表面硬度和耐磨性,并具有一定的韧性,进而达到了产品要求,棘轮齿部表面硬度符合HRC40～45要求。实践表明,该铸造工艺是合理的、可行的。2组芯造型方法(1)制定铸造工艺方案既要根据具体铸件的特点,还应结合车间的实