專利名稱：一種齒形零件鑄造工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種齒形零件鑄造工藝方法，具體是一種針對齒形零件采用直 接鑄造造型的方法。
技術背景在現在的工業生產中，各種齒形零件被廣泛的應用，但是由于齒形零件的 固有特性，使得其齒形部位在使用過程中極易收到磨損，這樣就造成零部件需 要及時的更換。目前齒形零件制作，全部通過機械加工工藝方法得到，也就是 說采用對零件毛坯進行切削加工的方法，將其加工為所需要的齒形，這樣一般 對于加工的精度要求高，且生產周期長、次品的產生率高，從而使齒形零件的生產效率低下，產品的質量較差；至于對零件的齒形直接鑄造，雖然有一些類 似方法，但是僅限于試驗，并沒有一種真正意義的鑄出高精度齒形工藝方法， 如某些公司采用高精度陶瓷鑄造雖然也能鑄出齒形，但是相對于本工藝方法成 本太高，不便于機械化生產，同時陶瓷鑄造時由于陶資的易碎性也導致該模具 無法保持連續化的高精度生產，綜上所述，現在急需設計一種全新的齒形零件 的加工方法，使其適應現代化生產的需要。 發明內容本發明的目的在于提供一種能夠將齒形零件直接鑄造成型的工藝方法，具 體采用鐵型覆砂工藝得到完整的齒形空腔，之后采用現有的鑄造工藝直接鑄出 齒形，采用這種方法后可以批量制得高精度的齒形零件，達到無切削或極少量 切削的生產工藝。本發明所述齒形零件鑄造工藝方法，其工藝步驟如下1、 設計一套與齒形零件的齒形完全一致模型作為母模；2、 制作與母模相關聯配套的鐵模外型，鐵模外形與母模配套時其間隙為 6-9mm;優選間隙為8mm;3、 把母模固定在射砂機上，并且合上鐵模外型， 一起加熱至260 ~ 300°C 保溫30分鐘待射砂。4、 把覆膜砂通過射砂機射砂孔射至預先設計好的鐵模上，使覆膜砂充滿至 模型與鐵模之間的空腔，l分鐘半后起模，自然冷卻后，依次得到上、下均覆砂 的鐵才莫型腔。5、 對覆膜完的鐵模進行內腔表面噴涂一層0. 15咖左右的表面涂料。6、 合型固定后澆注合格鐵水便得到所需齒形毛坯零件。采用這種方法制得齒形毛坯零件，由于釆用覆膜砂后鑄型剛度大，外覆鐵 模激冷致使冷卻速度快，因此在鑄造的過程中無需過大澆冒口系統，減少了鑄造時鐵水的浪費；噴涂表面涂料于覆膜砂層，該表面涂料可以選擇醇基鋯英粉 涂料和水基高鋁熟料粉涂料，但在實際應用時對于覆膜砂表面需要快干無水的， 所以最好是選用醇基鋯英粉涂料，因為這種涂料的涂掛性比較好，且容易烘干； 噴涂涂料烘干后，型腔表面光潔從而使澆注出的鑄件表面也光潔，制作簡單極 易形成流水線作業，同時制得的毛坯零件只需要少量的切削加工或直接不需要 切削加工即可達到工藝的要求，減少了加工的工序縮短了整個的加工時間。制 作與母模相關聯的鐵模外型，鐵模外形與母模配套時其間隙為6-9mra，這樣可以 保證覆膜砂層的厚度在8mm左右，如果覆膜砂層過薄，在澆注時容易形成零件 激冷的滲碳體的白口組織；而覆膜砂層太厚的話就要浪費覆膜砂，增加生產的 成本。在制造與齒形零件的齒形完全一致的母模時，其起模沿齒形方向多開模起 模型，因齒形本身相對于起模方向就具有一定的斜度，起模時不存在拔模斜度 問題，保證了鑄件尺寸準確性。 一般模具是需要足夠的拔模斜度和鑄造過渡圓 角，在本發明中采用較細的覆膜砂覆膜形成型腔，就無需如此。同時在制作母 模的過程中，還需要計算鐵水的收縮量及熱處理時工藝變形量，在鑄造時，鐵 水的收縮量為0. 6% ~ 0. 8%,而在熱處理時零件要漲大0. 35°/ ~ 0. 5%，綜合收縮量 為0. 1%~0. 45%,并將這些綜合變形量0. 1%~0. 45°/。附加到母模上，即母模的尺 寸比零件的尺寸縮小0. 1%~0. 45%。這樣最終就能得到所要求的齒形零件的齒 形。制造與母模相關聯的鐵模外型時，需要根據所選射砂機的尺寸及齒形零件 的外形尺寸安排鐵模覆砂工藝，鐵模外型尺寸應與射砂機相一致，這樣才可以 保證射砂后所得的鐵型型腔達到工藝的要求，并在最大程度上減少覆膜砂的使用量。工藝中所采用的射砂機為常用的射砂機，其型號要求要與所生產的母模有 關，也就是說根據工藝選擇大小相一致的設備，但是本發明所用的射砂機中帶 加熱裝置，如果沒有就必須在母模底座上附加加熱裝置，用以保證在射砂時的 恒定溫度達到覆膜工藝要求。為了保證射砂的效果， 一般控制母模加熱至覆膜 砂的流動性最佳時即280。C左右時射砂。由于覆膜砂的主要粘結原材料是酚醛樹 脂，因此為了其性能達到最好，控制射砂溫度為280°C,且保證母模保溫時間為 30分鐘，時間過短母模沒有完全預熱溫度過低，無法使覆膜砂的性能得到最大 的發揮，時間過長則會降低覆膜砂的性能，因此將保溫時間控制在30分鐘。一般常用鐵型覆砂工藝中，覆膜砂一般采用50到100目或70到140目， 當其達到這個標準時，最終所得鑄件的表面光潔度可達到Ra6. 3jLtm，本發明中 所采用的覆膜砂一般采用可通過100到200目的覆膜砂，當釆用這種標準的覆 膜砂后最終所得鑄件的表面光潔度可達到Ral.6jam,'這樣就使得毛坯零件不再 需要切削加工或只需要少量的切削加工就可以達到工藝的要求。所述的覆膜砂可以采用市場上現有的覆膜砂，也可采用自制的覆膜砂，其 制造時覆膜砂的原料配比以重量份計擦洗砂為100份，酚醛樹脂2份，硬脂 酸鉤為O. 2-0. 3份，優選O. 24份，烏洛托品為0. 2-0. 3份，優選0. 24份。覆膜砂的混制工藝將擦洗砂由砂斗倒入松砂機，進行加熱，當控制拒的 加熱器顯示溫度為134-138。C時，將擦洗砂從松砂機放入混砂機，并加酚醛樹脂 攪拌混勻1-1.5分鐘；再加一半用量的硬脂酸鈣并攪拌混合2分鐘；攪拌混合 當砂溫降至11(TC-105。C時，加烏洛脫品與水的混合液，烏洛托品與水混合的重 量比為3: 7,混合l分鐘后，加入剩余的一半硬脂酸鈣；繼續攪拌混合，當砂 溫降至70。C時，由混砂機出砂到振動篩；經振動篩進入冷砂池，冷至室溫即可 使用。綜上所述，采用本發明提供的方法制造齒形零件，采用了直接鑄造的方法， 代替了現有可以批量制得高精度的齒形零件，達到無切削或極少量切削的生產 工藝，同時簡化了生產工序和節約了生產成本，用砂量極少，鑄造車間一般可 以不再設砂處理工部，減少了設備投資，又改善了鑄造車間的勞動條件。
具體實施方式
實施例1拖拉機后橋從動大齒輪直鑄齒形工藝步驟如下(1) 根據拖拉機后橋從動大齒輪的齒形要求，首先制作與其齒形完全一致 模型作為母模；(2) 制作鐵模外型，鐵模外形要求與覆膜砂的射芯機相配套，型腔內尺寸 要求為母模最大尺寸加8mm，所形成鐵模外形內腔與齒形母模模型配套時其間隙 保證為8rara;(3) 把母模固定在射砂機工作臺上，并且合上鐵模外型， 一起加熱至270 。C保溫30分鐘待射砂；(4 )把覆膜砂通過射砂機射砂孔射至預先設計好的鐵模上，使覆膜砂充滿 至模型與鐵模之間的空腔，1分鐘半后起模自然冷卻后，依次得到上、下覆砂的 鐵型型腔，即經過覆砂的可合型洗注的型腔；(5 )對覆膜完的鐵模進行內腔表面噴涂一層0. 15mm的醇基鋯英粉涂料，它的使用狀態的密度為1. 70g/cm3。(6 )合型固定后澆注合格鐵水便得到拖拉機后橋從動大齒輪。 本實施例所采用的覆膜砂為從市場上購得的酚醛樹脂覆膜砂。實施例2三輪農用汽車后橋從動大齒輪直鑄齒形工藝步驟如下(1) 根據三輪農用汽后橋從動大齒輪的齒形要求，首先制作與其齒形完全 一致模型作為母模；(2) 制作鐵模外型，鐵模外形要求與覆膜砂的射芯機相配套，型腔內尺寸 要求為母模最大尺寸加8mm,形成鐵模外形內腔與齒形母模模型配套時其間隙保 證為8mm;(3) 把母模固定在射砂機工作臺上，并且合上鐵模外型， 一起加熱至300 。C保溫30分鐘待射^>、；(4 )把覆膜砂通過射砂機射砂孔射至預先設計好的鐵模上，使覆膜砂充滿 至模型與鐵模之間的空腔，l分鐘半后起模自然冷卻后，依次得到上、下覆砂的 鐵型型腔，即經過覆砂的可合型澆注的型腔；(5 )對覆膜完的鐵模進行內腔表面噴涂一層0. 16mm的醇基鋯英粉涂料； (6 )合型固定后澆注合格鐵水便得到三輪農用汽車后橋從動大齒輪。 本實施例所采用的覆膜砂為從市場上購得的酚醛樹脂覆膜砂。實施例3三輪農用汽車后橋從動大齒輪直鑄齒形工藝步驟如下(1) 根據三輪農用汽后橋從動大齒輪的齒形要求，首先制作與其齒形完全 一致模型作為母模；(2) 制作鐵模外型，鐵模外形要求與覆膜砂的射芯機相配套，型腔內尺寸 要求為母模最大尺寸加6,,形成鐵模外形內腔與齒形母模模型配套時其間隙保 證為6mm;(3) 把母模固定在射砂機工作臺上，并且合上鐵模外型， 一起加熱至280 。C保溫30分鐘待射砂、；(4 )把覆膜砂通過射砂機射砂孔射至預先設計好的鐵模上，使覆膜砂充滿 至模型與鐵模之間的空腔，1分鐘半后起模自然冷卻后，依次得到上、下覆砂的 鐵型型腔，即經過覆砂、的可合型免注的型腔；(5 )對覆膜完的鐵模進行內腔表面噴涂一層0. 15mm的水基高鋁熟料粉涂料；(6 )合型固定后澆注合格鐵水便得到三輪農用汽車后橋從動大齒輪。本實施例所采用的覆膜砂為自制，具體的工藝如下原料配比以重量份計擦洗砂為100份，酚醛樹脂2份，硬脂酸釣為O. 24 份，烏洛托品為0. 24份。覆膜砂的混制工藝將擦洗砂由砂斗倒入松砂機，進行加熱，當控制拒的 加熱器顯示溫度為135。C時，將擦洗砂從松砂機放入混砂機，并加酚醛樹脂攪拌 混勻1.5分鐘；再加入一半用量的硬脂酸鈣并攪拌混合2分鐘；攪拌混合，當 砂溫降至11(TC-105。C時，加烏洛脫品與水的混合液，烏洛托品與水混合的重量 比為3: 7,混合1分鐘后，加入剩余的一半硬脂酸鉤；繼續攪拌混合，當砂溫 降70。C時，由混砂機出砂到振動篩；經振動篩進入冷砂池，冷至室溫即可使用。實施例4拖拉機后橋從動大齒輪直鑄齒形工藝步驟如下(1) 根據拖拉機后橋從動大齒輪的齒形要求，首先制作與其齒形完全一致 模型作為母模；(2) 制作鐵模外型，鐵模外形要求與覆膜砂的射芯機相配套，型腔內尺寸 要求為母模最大尺寸加9mm，所形成鐵模外形內腔與齒形母模模型配套時其間隙 保證為9mm;(3) 把母模固定在射砂機工作臺上，并且合上鐵模外型， 一起加熱至280 。C保溫3G分鐘待射砂；(4 )把覆膜砂通過射砂機射砂孔射至預先設計好的鐵模上，使覆膜砂充滿 至模型與鐵模之間的空腔，l分鐘半后起模自然冷卻后，依次得到上、下覆砂的 鐵型型腔，即經過覆砂的可合型澆注的型腔；(5 )對覆膜完的鐵模進行內腔表面噴涂一層0. 15mm的醇基鋯英粉涂料， 它的使用狀態的密度為1. 70g/cm3。(6 )合型固定后澆注合格鐵水便得到拖拉機后橋從動大齒輪。 本實施例所采用的覆膜砂為自制，具體的工藝如下原料配比以重量份計擦洗砂為100份，酚醛樹脂2份，硬脂酸釣為O. 24 份，烏洛托品為0. 24份。覆膜砂的混制工藝將擦洗砂由砂斗倒入松砂機，進行加熱，當控制拒的 加熱器顯示溫度為135。C時，將擦洗砂從松砂機放入混砂機，并加酚醛樹脂攪拌 混勻1.5分鐘；再加入一半用量的硬脂酸鈣并攪拌混合2分鐘；攪拌混合，當砂溫降至11(TC-105。C時，加烏洛脫品與水的混合液，烏洛托品與水混合的重量比為3: 7,混合1分鐘后，加入剩余的一半硬脂酸鉤；繼續攪拌混合，當砂溫 降7(TC時，由混砂機出砂到振動篩；經振動篩進入冷砂池，冷至室溫即可使用。
權利要求
1. 一種齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于其工藝步驟如下(1)設計一套與齒形零件的齒形完全一致模型作為母模；(2)制作與母模相關聯的鐵模外型，鐵模外形與母模配套時其間隙為6～9mm；(3)把母模固定在射砂機上，并且合上鐵模外型，一起加熱至260～300℃保溫30分鐘待射砂；(4)把覆膜砂通過射砂機射砂孔射至預先設計好的鐵模上，使覆膜砂充滿至模型與鐵模之間的空腔，1分鐘半后起模，自然冷卻后，依次得到上、下覆砂的鐵型型腔，即經過覆砂的可合型澆注的型腔；(5)對覆膜完的鐵模進行內腔表面噴涂一層0.15mm的表面涂料；(6)合型固定后澆注合格鐵水便得到所需齒形毛坯零件。
2. 根據權利要求1所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于所述工藝 步驟(2)為制作與母模相關聯的鐵模外型，鐵模外形與母模配套時其間隙為 8mm。
3. 根據權利要求1或2所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于在制 造母模時，其起模沿齒形方向多開模起模型。
4. 根據權利要求1或2所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于所述 的射砂機中帶加熱裝置。
5. 根據權利要求1或2所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于所述 的覆膜砂可通過100到200目篩。
6. 根據權利要求1所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于所述步驟 (4)中射砂時，射砂-機內的溫度為280°C。
7. 根據權利要求1或2所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于所述 表面涂料為醇基鋯英粉涂料或水基高鋁熟料粉涂料。
8. 根據權利要求1所述的齒形零件鑄造工藝方法，其特征在于母模設計 要求與鐵水性能及熱處理工藝兼顧，母模的尺寸比零件的尺寸縮小0,1% ~ 0. 45%。
全文摘要
本發明涉及一種齒形零件鑄造工藝方法，具體是一種針對齒形零件直接鑄造造型的工藝方法，該方法通過采用鐵型覆砂工藝得到完整的齒形空腔，直接鑄出齒形，達到無切削或極少量切削的工藝方法，該方法成本低，而且簡單易行，適合絕大多數企業的使用。
文檔編號B22C9/22GK101249547SQ200810015199
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月24日 優先權日2008年3月24日
發明者于子嶺, 劉成強, 徐海港, 戚玉慶, 李汝學, 林連華, 紀昌勇, 郭文海 申請人:山東時風(集團)有限責任公司