專利名稱：空調壓縮機球鐵機體鑄件鑄造方法
技術領域：
本發明涉及一種鑄造方法，特別是一種空調行業用空調壓縮機球鐵機體鑄件的鑄造方法。
背景技術：
該空調壓縮機球鐵機體是空調壓縮機的關鍵零部件，該零部件為高壓空氣提供存儲空間，在較高溫度和較大壓力下工作，因此要求有致密的組織結構和較強的耐壓耐熱性能。國際一些知名壓縮機生產廠家在壓縮機機體材質方面多選用FC250牌號，而格力空調為更好的保證該零部件的耐壓性能，機體材質選用球墨鑄鐵QT450-10牌號，加之機體本身結構復雜、壁厚不均，對該鑄件的鑄造過程提出個很高的要求。鑄件的機械性能要滿足抗拉強度彡450Mpa、屈服強度彡310Mpa，延伸率彡10%，本體硬度160 210HBS。且不允許鑄件各部位有任何鑄造缺陷存在。該產品的技術指標特點為1)該空調壓縮機球鐵機體設計壁厚最薄處20mm，最厚處達近70mm，壁厚極其不均勻，對球鐵的凝固補縮造成很大困難。2)該部件要求有良好的表面質量，尤其要保證鑄件內腔表面光滑，避免存在粘砂、毛刺等缺陷。3)該鑄件為密封部件，鑄件要求爆破壓力> 16MPa,因此鑄件內部不得存在任何缺陷，才能達到防滲耐壓的要求。4)該鑄件內腔部位加工完成后需安裝其他部件，對尺寸要求比較嚴格，因此完成內腔砂芯的精準定位成為工藝設計的重點之一。因此如何滿足上述技術要求，成為成功鑄造該空調壓縮機球鐵機體的關鍵。
發明內容
本發明的目的是提供一種空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，以使生產出的空調壓縮機球鐵機體鑄件能夠滿足上述技術要求。為達到上述目的，本發明采用的技術方案是空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、制芯、合型、爐料熔煉、出鐵球化和孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理及產品質量檢驗；所述的造型步驟中，在鑄件大于鑄件平均壁厚的部位分別放置外冷鐵進行激冷；所述的制芯步驟中在第一、第二芯盒中設置串聯定位用的定位塊，制作第一、第二砂芯時放置供連接用的鐵管，并對應定位塊；下芯前將第一、第二砂芯串聯固定為一體之后下入第一、第二芯盒中型腔；所述爐料熔煉步驟包括爐料配置及熔煉，爐料配置的重量百分比為生鐵20 40%、回爐料20 50%、廢鋼10 60% ；中頻感應電爐熔煉，熔煉溫度1440 1560°C ；所述的出鐵球化孕育處理步驟包括出鐵球化處理和硅鐵孕育劑兩次孕育兩個工序；所述的澆注步驟中，澆注溫度控制在1330 1420°C，采用單側鑄件法蘭端部注入的工藝，鐵液從直澆道進入橫澆道，最后經由第一砂芯的芯頭上的薄片狀內澆道進入型腔，以達到分散熱量且快速充滿型腔的澆注效果，也避免了內澆口位置可能出現的縮松。進一步，所述的澆注步驟中，鐵液由一側鑄件法蘭端部注入，最后經由第一砂芯的芯頭上的五道薄片狀內澆道進入型腔。最后鑄件產品的化學成分重量百分比為C3.0 3.8 %、Si2.0 3.0 %、Mn彡0. 4%、P彡0. 07%、S彡0. 03%, MgO. 02 0. 08%及!^e余量，鑄件產品的金相組織為球化率> 80%，鐵素體60 85%，碳化物< 0. 3%。在鑄件兩端大于鑄件平均壁厚的部位分別設置了熱冒口和保溫冒口進行補縮。在澆口杯下的過濾器內放置泡沫陶瓷過濾片。本發明所述的出鐵球化孕育處理工序包括出鐵球化處理和硅鐵孕育劑兩次孕育兩個環節。所加入的球化劑量為熔煉出鐵量的ι. O 2. 5%，球化劑的化學成分重量百分比為Mg 5. 0 7. 5%、RE 1. 0 4. 0%, Si35 48%、Cal. 0 3. 0%及 Fe 余量，球化劑的粒度為3 25mm。所述的孕育劑兩次孕育即一次出鐵球化后加入鐵液總重量0. 2 0. 5%的硅鐵孕育劑，隨后攪拌扒渣并補加鐵液，并進行第二次孕育，將0. 2 0. 5 %的硅鐵孕育劑加到包面并進行攪拌扒渣。所用硅鐵孕育劑的粒度為3 25mm，硅鐵孕育劑的化學成分為 Si72 75%, A10. 4 1. 5%, CaO. 4 1. 0%R Fe 余量。所述的澆注步驟中，鐵液經過球化劑孕育處理后，要保證鐵液的澆注溫度在1330 1420°C。澆注過程中采用硫氧孕育劑進行隨流孕育，所用硫氧孕育劑的粒度為0. 1 1. 0mm，硫氧孕育劑的化學成分為Si70 76%、A10. 75 1. 25%,CaO. 75 1. 25%、Ce 1. 5 2. 0%、SO. 5 0. 8%、00. 3 0. 5%及!^e余量，加入量占鐵液總量的百分比為0.05 0.2%。最后鑄件產品的化學成分重量百分比為C3.0 3. 8%、Si2.0 3.0%、Mn ^ 0. 4%, P ^ 0. 07%, S 彡 0. 03%, RE0. 01 0. 04%,MgO. 02 0. 08%及 Fe 余量。經以上的熔煉球化孕育處理使澆注后的產品具有球化率> 80%、鐵素體=60 85%、碳化物< 0. 3%的金相組織，以保證產品的機械性能要求。為了獲得沒有缺陷的鑄件產品，工藝上采取了以上措施(1)采用單側法蘭端部注入鐵水的工藝鐵液從直澆道進入后經過下方有陶瓷過濾網的過濾器流入橫澆道，最后經由第一砂芯的芯頭上的五道薄片狀內澆道進入型腔，以達到分散熱量且快速充滿型腔的澆注效果，也避免了內澆口位置可能出現的縮松。(2)在鑄件兩端法蘭頂端位置設置熱冒口和保溫冒口，最大限度的對法蘭位置進行補縮。(3)在直澆道底部放置泡沫陶瓷過濾片來過濾鐵液，去除鐵液中的雜質，從而防止
產品產生夾渣缺陷。(4)在鑄造工藝中，由于鑄件壁厚極其不均勻，鑄件的厚大部位(大于鑄件平均壁厚的部位)分別放置11種冷鐵進行激冷，以加速鑄件厚大部位的冷卻凝固，避免該部位產生縮松及縮孔等缺陷。(5)在第一、第二芯盒中設置定位塊，制作砂芯時放置鐵管，下芯前將兩砂芯穿聯固定為一體之后下入型腔，有效地保證了鑄件內腔的尺寸精度。(6)在造型步驟的涂料工序中，為了獲得清晰美觀的鑄件表面不采用傳統的刷涂方式，而是采用較為先進的流涂工藝，即采用涂料流過型腔表面的形式上涂料，此種工藝不產生刷涂工藝的涂刷痕跡及涂料在型腔尖角堆積的問題。
本發明的有益效果是本發明在工藝設計上采用鐵液單側法蘭端部注入，縮短了鐵液充型的流程，有效地避免了球鐵極易產生的夾渣缺陷；相關部位的冷鐵的放置，有效地克服了因壁厚不均而極易產生的縮松缺陷，保證基體組織的致密從而達到耐壓標準；大砂芯的對接整體下入，可以極好的保證型腔的尺寸。采用本發明所述的鑄造方法后，生產出的空調壓縮機球鐵機體鑄件抗拉強度彡450Mpa、屈服強度彡310Mpa，延伸率彡10%，本體硬度160 210HBS。鑄件各部位沒有任何鑄造缺陷存在，完全符合客戶的技術要求。
圖1為本發明空調壓縮機球鐵機體鑄件的主視圖；圖2為本發明空調壓縮機球鐵機體鑄件的右視圖；圖3為本發明空調壓縮機球鐵機體鑄件的左視圖；圖4為本發明空調壓縮機球鐵機體鑄件的后視圖；圖5為圖3的A-A剖視圖；圖6為圖3的B-B剖視圖。
具體實施例方式實施例1參見圖1 圖6，本發明空調壓縮機球鐵機體鑄件的鑄造方法，包括如下步驟1)混砂、造型及制芯空調空調壓縮機球鐵機體鑄件采用自動混砂機混制呋喃樹脂自硬砂后進行造型和制造第一 第八砂芯1 8。造型前在下型板按要求放置好11種冷鐵9 (91 911)，并放砂造型，在上模規定位置放置保溫冒口 10及排氣片11，然后進行填砂、緊實、起模、修型，并進行刷涂料及表面燒干處理；接著制造第一 第八砂芯1 8，并進行刷涂料及表面烘干后放置備用，其中制造第一砂芯1及第二砂芯2時注意在定位塊12位置放置鐵管13—€ 50鋼管。2)合型在上、下砂型中按順序下入8個砂芯1 8 (第一、第二砂芯1、2對接后整體下入)，在過濾器中14放置陶瓷過濾網15兩片；吹凈上下型內的浮砂后，吊轉上型進行合型并用螺栓緊箱后等待澆注。3)爐料熔煉先配置爐料，爐料的組成重量百分比為生鐵30%、回爐料30%、廢鋼40%，然后將配置好的爐料依次序投入中頻感應電爐中進行鐵液熔煉，熔煉溫度為1520°C，靜置保溫5 10分鐘，讓鐵液中的雜質充分漂浮上來，用除渣劑覆蓋后將爐渣扒到爐外，防止雜質留存在鐵液中。4)出鐵球化孕育處理包括出鐵進行球化處理及硅鐵孕育劑兩次孕育處理兩個部分。其中球化處理采用沖入法球化處理工藝，球化劑粒度為3 25mm，球化劑加入量為1. 5 %，鐵液出爐溫度為
51520°C，第一次出鐵量為總量的2/3，球化劑與鐵液的反應作用時間為40 90秒，待反應結束后加入出鐵總量0.3%的硅鐵孕育劑，并補加剩余的1/3鐵液，之后攪拌扒凈鐵液表面的浮渣，再加入鐵液總重量的0. 3%的硅鐵孕育劑，并進行攪拌及扒渣，最后蓋上保溫覆蓋劑去進行澆注。其中球化劑的化學成分重量百分比為Mg 6.6%、RE 2. 16%, Si 45%, Ca2. 4%及佝余量；硅鐵孕育劑的化學成分重量百分比為Si 74%,Ca 0.6%,A1 0.4%及佝余量，硅鐵孕育劑的粒度為3 25mm。5)澆注鐵液的澆注溫度為1400°C。鐵液由澆口杯16澆入后，經過泡沫過濾網15的過濾器14，擋住了鐵液中的雜質，降低了鑄件產生夾渣缺陷的可能。另外鐵液經過過濾片后，減緩了鐵液的流速，減輕了鐵液對鑄型的沖擊力，從而降低了沖砂的可能。鐵液隨后流入橫澆道17，最后經由第一砂芯1的芯頭上的五道薄片狀內澆道18進入型腔19，以達到分散熱量且快速充滿型腔的澆注效果，也避免了內澆口位置可能出現的縮松；澆注過程中采用硫氧孕育劑進行隨流孕育，所用硫氧孕育劑的粒度為0. 1 1. 0mm，硫氧孕育劑的化學成分為 Si 71. 3%,Al 0. 97%,Ca 0. 91%,Ce 1. 68%,S 0. 76%,0 0. 77%及Fe余量，加入量占鐵液總量的百分比為0. 05 0. 2% ；最終鑄件產品的化學成分總量百分比為C 3. 58%, Si 2. 67%, Mn 0. 39%, P 0. 043%, S 0. 010%, RE 0. 019%,Mg 0. 046%及 Fe 余量。6)冷卻開箱7)鑄件清理8)質量檢驗檢驗不合格的產品做淘汰報廢處理，合格的進入鑄件合格品倉庫暫存。采用本發明所述的鑄造方法后，鑄件毛重450kg，澆冒口重90kg，工藝出品率為80%，極大限度的降低了能源的浪費，很好的為公司創造了經濟效益。產品的材料牌號為球墨鑄鐵QT450，產品的機械性能檢驗結果抗拉強度490Mpa，屈服強度;MOMpa，延伸率16%，硬度178HBS ；鑄件產品金相組織檢測結果為球化率85%、鐵素體85%、碳化物<0.3% ；產品的化學成分檢測結果C 3. 57%, Si 2. 66%, Mn0. 38%, P 0. 042%, S 0. 009%, RE 0. 018%, Mg 0. 045%及 Fe 余量；鑄件產品經超聲波缺陷檢測結果沒有任何鑄造缺陷。鑄件產品完全滿足客戶的技術條件要求。表1本發明實施實例的主要工藝參數
權利要求
1.空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、制芯、合型、爐料熔煉、出鐵球化和孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理及產品質量檢驗；其特征是所述的造型步驟中，在鑄件大于鑄件平均壁厚的部位分別放置外冷鐵進行激冷；所述的制芯步驟中在第一、第二芯盒中設置串聯定位用的定位塊，制作第一、第二砂芯時放置供連接用的鐵管，并對應定位塊；下芯前將第一、第二砂芯串聯固定為一體之后下入第一、第二芯盒中型腔；所述爐料熔煉步驟包括爐料配置及熔煉，爐料配置的重量百分比為生鐵20 40%、回爐料20 50%、廢鋼10 60% ；中頻感應電爐熔煉，熔煉溫度1440 1560°C ；所述的出鐵球化孕育處理步驟包括出鐵球化處理和硅鐵孕育劑兩次孕育兩個工序；所述的澆注步驟中，澆注溫度控制在1330 1420°C，采用單側鑄件法蘭端部注入的工藝，鐵液從直澆道進入橫澆道，最后經由第一砂芯的芯頭上的薄片狀內澆道進入型腔，以達到分散熱量且快速充滿型腔的澆注效果，也避免了內澆口位置可能出現的縮松。
2.如權利要求1所述的空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，其特征在于，所述的澆注步驟中，鐵液由一側鑄件法蘭端部注入，最后經由第一砂芯的芯頭上的五道薄片狀內澆道進入型腔。
3.如權利要求1所述的空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，其特征在于，鑄件產品的化學成分重量百分比為C 3.0 3.8%、Si 2. 0 3. 0%、Mn彡0. 4%、P彡0. 07%、S彡0. 03%, Mg 0. 02 0. 08%及狗余量，鑄件產品的金相組織為球化率彡80%，鐵素體60 85%，碳化物< 0. 3%。
4.如權利要求1所述的空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，其特征在于，在鑄件兩端大于鑄件平均壁厚的部位分別設置熱冒口和保溫冒口進行補縮。
5.如權利要求1所述的空調壓縮機球鐵機體的鑄造方法，其特征在于，在澆口杯下的過濾器內放置泡沫陶瓷過濾片。
全文摘要
空調壓縮機球鐵機體鑄件的鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、制芯、合型、爐料熔煉、出鐵球化和孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理、產品質量檢驗。工藝設計上采用單側法蘭分散澆注工藝，并在鑄件的多處較厚部位放置外冷鐵。鑄件的機械性能要滿足抗拉強度≥450MPa、屈服強度≥310MPa，延伸率≥10％，本體硬度160～210HBS。產品內部不存在任何鑄造缺陷。
文檔編號B22C9/24GK102371345SQ20101026074
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月23日 優先權日2010年8月23日
發明者徐清 申請人:上海華新合金有限公司