一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱及其低压金属型铸造工艺制造技术

本发明专利技术提供的一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱及其低压金属型铸造工艺，其包括步骤：S100熔炼铸造液，将铝合金原料熔炼形成铸液；S200低压浇注，多段式升压铸造，铸造压力为0.2MPa～0.6MPa，浇注温度为710℃～730℃；S300开模顶取铸件。从而通过低压金属型铸造铝合金八轴齿轮箱替代球铁八轴齿轮箱，实现轻量化与节能，采用低压金属型铸造替代传统砂型铸造，提高铝合金齿轮箱的机械性能，同时有效降低制造成本并切实做到环保、减排。

A Lightweight Aluminum Alloy Eight-Axis Gear Box and Its Low Pressure Metal Mould Casting Technology

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱及其低压金属型铸造工艺
本专利技术涉及一种铝合金材料
，具体地说，是一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱及其低压金属型铸造工艺。
技术介绍
随着中国制造业的发展，许多原来从国外进口的技术、零件甚至整台套设施，都国产化，且不断地进行更新，制造过程更考虑环保，制造成本更低。齿轮箱作为大型的轨道交通动力机车上的重要配件，在国内发展经历了进口、国产化，从原来合金铸铁逐渐向轻量化发展。八轴齿轮箱的结构复杂，需承受的载荷较大，其性能好坏直接影响高速动力机车的运行，对齿轮箱的要求较为严格，必须达到较高的强度、刚性和塑形，因而八轴齿轮箱一般通过球铁铸造来满足使用要求，由于八轴齿轮箱的外型结构复杂，铸造模具内腔需要8个砂芯组合形成，铸造工艺难点多。传统方法所制的齿轮箱较重，耐腐蚀性差，机械加工成本高。如今逐步用高强度铝合金材料替代原先的球铁材料，铝合金铸造方法一般传统工艺采用的是砂型低压铸造，但缺点甚多。尤其采用砂铸制造时，将树脂和砂粒混合制成树脂砂，当树脂被铝水燃烧掉时，产生较大的刺激性气味，造成环境污染，影响操作空间的环境以及操作人员的身体健康，同时树脂属于自然能源，长期使用造成浪费也增加制造成本。另外，由于铝的比重轻，铸液中的杂质和夹渣容易卷入铝液中，比较容易造成铸件缩孔或缩松缺陷的出现，严重影响产品性能，使得砂型低压铸造的铝合金材料性能不高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱及其低压金属型铸造工艺，其通过低压金属型铸造铝合金八轴齿轮箱替代球铁八轴齿轮箱，实现轻量化与节能，采用低压金属型铸造替代传统砂型铸造，提高铝合金齿轮箱的机械性能，同时有效降低制造成本并切实做到环保、减排。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱，其铝合金成分按质量百分数计为硅6.5％～7.5％、镁0.25％～0.45％、钛0.08％～0.2％、锰≤0.1％、锌≤0.1％、锆≤0.2％、铜≤0.1％、铁≤0.2％、硼0.1％～0.3％、锶0.2％～0.4％、余量为铝。根据本专利技术的一实施例，所述铝合金成分按质量百分数计为硅7.13％、镁0.38％、钛0.1％、锰≤0.01％、锌≤0.01％、锆≤0.02％、铜≤0.01％、铁≤0.1％、硼0.2％、锶0.3％、余量为铝。一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱的低压金属型铸造工艺，其包括步骤：S100熔炼铸造液，将铝合金原料熔炼形成铸液；S200低压浇注，多段式升压铸造，铸造压力为0.2MPa～0.6MPa，浇注温度为710℃～730℃；S300开模顶取铸件。根据本专利技术的一实施例，所述步骤S100包括步骤：S110将铝锭熔炼到670℃～690℃；S120加入铝钛硼合金，以提高铝液的综合机械性能；S130在700℃～720℃时，再加入铝锶变质剂进行精炼变质处理；S140采用旋转式除气机使用氩气进行精炼除气8～15分钟，除去铝液杂质，熔炼至730℃～750℃。根据本专利技术的一实施例，所述铝锭为ZL101A，铝锶合金中锶的含量为10％。根据本专利技术的一实施例，所述步骤S200包括步骤：S210采用陶瓷升液管，浇注温度710℃-730℃；S220初始压力0.2Mpa～0.4Mpa，第一阶段升液5s～15s，根据保温炉液面与模具进料口底面距离设定时间；S230第二阶段升液50s～70s，同时压力均匀升至0.45Mpa～0.55Mpa。因铸件重量240公斤，浇冒口重量为120公斤，为确保铝液平稳、均缓流动，故设定时间较长；S240第三阶段设定升液时间40s～60s，均匀升压至0.5Mpa～0.6Mpa。由于铸件及冒口高度约为400毫米，投影面积大，内腔全部砂芯，发气量大，因此设定浇铸时间较长，确保铸件排气、集渣顺畅；S250保压时间650s～720s，凝固时间320s～400s。根据本专利技术的一实施例，在所述步骤S200的三个阶段压力分别为初始压力0.33MPa，第二阶段压力升至0.5MPa，第三阶段压力升至0.55MPa。根据本专利技术的一实施例，所述步骤S250的保压时间为680s，凝固时间为360s。根据本专利技术的一实施例，所述轻量化的铝合金八轴齿轮箱的低压金属型铸造工艺进一步包括步骤：S400铸液进料方式采用上下阶梯双层进料，每一层进料口形成环形浇道，在浇道上设置多个内浇口。根据本专利技术的一实施例，所述步骤S400具体包括步骤：S410在上下阶梯双层进料，铸液沿着每一层进料口的环形浇道进入，各个环形浇道上分布有6～8个内浇口，铸液从所述内浇口均匀地进入内腔，使得内浇口热量分布均匀；S420在各个内浇口设置浇冒口反压，得以集渣、补缩和保温；S430在铸件的局部厚大处，进行延时水冷却和同步风冷却处理，使得铸件的局部厚大处能快速冷却。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。实施例1一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱的成分按质量百分数计为硅7.13％、镁0.38％、钛0.1％、锰≤0.01％、锌≤0.01％、锆≤0.02％、铜≤0.01％、铁≤0.1％、硼0.2％、锶0.3％、余量为铝。一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱的铸造工艺，其包括步骤：(1)熔炼铸造液，将铝合金原料熔炼形成铸液，其中，熔炼过程包括4个步骤：(1.1)将铝锭熔炼到680℃；(1.2)加入铝钛硼合金，以提高铝液的综合机械性能；(1.3)在710℃时，再加入铝锶变质剂进行精炼变质处理；(1.4)采用旋转式除气机使用氩气进行精炼除气12分钟，除去铝液杂质，熔炼至740℃。其中，铝锭为ZL101A，铝锶合金中锶的含量为10％。(2)多段式低压铸造，其具体包括步骤：(2.1)采用陶瓷升液管，浇注温度720℃；(2.2)初始压力0.33Mpa，第一阶段升液10s，根据保温炉液面与模具进料口底面距离设定时间；(2.3)第二阶段升液60s，同时压力均匀升至0.5Mpa。因铸件重量240公斤，浇冒口重量为120公斤，为确保铝液平稳、均缓流动，故设定时间较长；(2.4)第三阶段设定升液时间50s，均匀升压至0.55Mpa。铸件及冒口高度400毫米，投影面积大，内腔全部砂芯，发气量大，因此设定浇铸时间较长，确保铸件排气、集渣顺畅；(2.5)保压时间680s，凝固时间360s，然后开模顶取铸件。其中，所述轻量化的铝合金八轴齿轮箱的模具结构是采用双料进口，在铸件上2处法兰共同进料，模具结构也是设计双进料口，低压铸造设备也配双升液管；同时由于铸件高度较高，设计分成上下阶梯双层进料，并每一层进料设计环形浇道，双进料口需要设置2处环形浇道，每个环形浇道上分布6-8个内浇口，使内浇口热量均匀分布。其中，每个内浇口设置圆形浇冒口反压，用于集渣、补缩、保温；在铸件的局部厚大处，需要做延时水冷却装置与同步风冷装置，使局部厚大处能快速冷却；内腔砂芯是覆膜砂砂芯，砂芯设置壁厚20毫米，浇冒口处设置25毫米，并且加上加强筋，在金属型模具上留出排气口，或设置负压抽气装置。实施例2一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱的模具结构同实施例1，所述铝合金成分按质量百分数计为硅6.5％、镁0.25％、钛0.2％、锰≤0.01％、锌≤0.01％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱，其特征在于，铝合金成分按质量百分数计为硅6.5％～7.5％、镁0.25％～0.45％、钛0.08％～0.2％、锰≤0.1％、锌≤0.1％、锆≤0.2％、铜≤0.1％、铁≤0.2％、硼0.1％～0.3％、锶0.2％～0.4％、余量为铝。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化的铝合金八轴齿轮箱，其特征在于，铝合金成分按质量百分数计为硅6.5％～7.5％、镁0.25％～0.45％、钛0.08％～0.2％、锰≤0.1％、锌≤0.1％、锆≤0.2％、铜≤0.1％、铁≤0.2％、硼0.1％～0.3％、锶0.2％～0.4％、余量为铝。2.根据权利要求1所述的轻量化的铝合金八轴齿轮箱，其特征在于，所述铝合金成分按质量百分数计为硅7.13％、镁0.38％、钛0.1％、锰≤0.01％、锌≤0.01％、锆≤0.02％、铜≤0.01％、铁≤0.1％、硼0.2％、锶0.3％、余量为铝。3.如权利要求1～2所述的轻量化的铝合金八轴齿轮箱的低压金属型铸造工艺，其特征在于，包括步骤：S100熔炼铸造液，将铝合金原料熔炼形成铸液；S200低压浇注，多段式升压铸造，铸造压力为0.2MPa～0.6MPa，浇注温度为710℃～730℃；S300开模顶取铸件。4.根据权利要求3所述的铸造工艺，其特征在于，所述步骤S100包括步骤：S110将铝锭熔炼到670℃～690℃；S120加入铝钛硼合金；S130在700℃～720℃时，再加入铝锶变质剂进行精炼变质处理；S140采用旋转式除气机使用氩气进行精炼除气8～15分钟，除去铝液杂质，熔炼至730℃～750℃。5.根据权利要求3所述的铸造工艺，其特征在于，所述铝锭为ZL101A，铝锶合金中锶的含量为10％。6.根据权利要求3所述的铸造工艺，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒小品，
申请(专利权)人：宁波坤宸机械有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33