一种球墨铸铁行星架的铸造工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种球墨铸铁行星架的铸造工艺，包括造型工序、熔炼铁液工序、球化工序、孕育工序、浇注工序和去应力退火工序，在浇注系统的设计中采用兼顾了底注和顶注的阶梯浇注法提高铸件的成品率，并采用了在厚壁部位摆放冷铁，在熔炼铁液中加入Ｓｎ元素、优化球化、孕育和浇铸工序等技术方案，使所制得的行星架不仅满足了性能上的高要求，更在生产成本、效率上有了较大提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于球墨铸铁生产工艺领域，特别涉及一种齿轮箱用球墨铸铁行星架 的铸造工艺。二
技术介绍
现有技术目前，在球墨铸铁行星架的生产过程中，为了提高其生产进程， 行业上一般都是采用铸态生产的方法，但是，现有技术铸态生产的方式很难使球 墨铸铁行星架达到力学性能方面的要求。2兆瓦以上风电主传动齿轮箱关键部件-行星架的材质要求为QT700-2,是 齿轮箱内最为关键的部件，要求耐磨、强度高，但此铸件断面较厚大，均超过 lOOmm,而其本体要求硬度为HB225 -305,且硬度均匀性要求为士10HB。按传统 工艺， 一般是通过热处理后获得，此工艺相对来说，工艺成本高、效率低下、能 耗较大。三、
技术实现思路
技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供一种操作简单、能耗小、成本低、生产周 期短，且制得的铸件组织均匀、性能好的齿轮箱用球墨铸铁行星架的铸造工艺。技术方案本专利技术的技术解决方案为一种球墨铸铁行星架的铸造工艺，包括造型工序、熔炼铁液工序、球化工序、 孕育工序、浇注工序、正火工序和去应力退火工序，所述浇注工序中，在^f亍星架 的底盘和立柱的顶部设有4-10根阶梯式内浇道，同时进行浇注。所述造型工序 中，在行星架的底盘和立柱的结合部位以及及底盘上凸台的两端部位摆放冷铁。 所述熔炼铁液工序中，铁液中加入Sn元素，所述Sn元素的加入质量为铁液总质 量的0. 015~ 0. 02%。所述球化工序中，采用凹坑式的处理包形式，凹坑式的处 理包形式是指球化处理包底部分为高低不平的两部分，剖切面呈阶梯形状，其中 凹坑的面积占包底的2/5 ~ 1/2，凹深按容纳处理满包铁水所需的球化剂量而定。 球化剂的加入质量为铁水质量的1.2-1.4%,并用硅铁粉覆盖在所述球化剂表 面。所述孕育工序中，孕育次数为三次，分别是在球化反应包坑内覆盖在球化剂上面一次孕育、出水过程中出水四分之三时的倒包二次孕育和浇注过程中的随流 孕育。 一次孕育加入量控制为0. 5%~0. 7%;倒包二次孕育是指为了延长孕育处 理的有效作用时间，在铁水转入小包时，进行孕育处理，由于经球化处理和第一 次孕育处理后铁水的温度已较低，因此此倒包二次孕育的剂量不宜过大，孕育剂 粒度也要小于5毫米，且最好烘至红热状态加入，还要充分搅拌，孕育剂加入量 控制为0. 25%~0. 35%;随流孕育是指在浇注过程中，装有孕育剂的漏斗出口对 准浇注的铁水流把孕育剂撒在铁水流上，在整个浇注过程中均匀的加入，由于浇 注温度较低为防止铸件产生硅偏析要避免孕育剂粒度过大和加入量过多，加入量 控制为0. 1% ~ 0. 15%,漏斗出口尺寸控制为4) 10毫米。所述的浇注工序中，浇注 温度控制在1350°C-136(TC,浇注工序完成后，检测铸型内铸件温度，控制在 850 88(TC进行开箱，空冷至520 ~ 540°C，再放入盛有干砂的箱内并使用型砂 进行覆盖，然后冷却至室温开箱。有益效果本专利技术对传统的球墨铸铁行星架的铸造工艺进行了改进，与现有技术相比具 有以下优点首先，在浇注系统的设计中采用兼顾了底注和顶注的阶梯浇注法，此改进使 内浇道*，金属液冲击力小，充型平稳，高温金属液在型腔上部，有利于补缩， 排气，兼有顶注和底注的优点，提高了铸件的成品率。作为本专利技术的一种改进，在造型工序中，本专利技术在铸件的厚壁部位摆放冷铁， 冷铁的激冷作用强不但可防止在壁厚部位产生裂紋，减轻或防止厚壁处的偏析， 还可配合冒口的使用有效防止缩孔、缩松，加强铸件的顺序凝固条件，改善铸件 局部的金相组织和力学性能，提高铸件的表面硬度和耐磨性。作为本专利技术的一种改进，熔炼铁液工序中，本专利技术在铁液中加入了 Sn元素， Sn元素是一种具有能促进形成珠光体并细化组织，能提高球墨铸铁的强度和耐 磨性的元素，Sn元素稳定珠光体的能力是Cu元素的10倍，同时Cu元素和Sn 元素的组合合金化，不仅符合高质量、低成本的要求，还能够降低球墨铸铁断面 的敏感性并可使在齿轮箱的厚壁处也能达到高的珠光体含量，在熔炼铁液中加入 Sn元素可促进珠光体生成；同时专利技术人由于考虑到Sn元素是碳化物形成元素， 容易使铸件材料变脆，降低材料的疲劳强度，将所述Sn元素的加入量确定为铁 液总质量的0.015-0.02%。通过此处理，使最终产品行星架的珠光体含量达到88 %以上。作为本专利技术的另一个改进，在所述的球化工序中，本专利技术采用凹坑式的处理 包形式，在凹坑内球化剂能得到紧实，起爆时间和反应速度易于控制，吸收率显 著提高；球化剂的加入量根据原铁水的含S量，选择在处理铁水质量的1.2 ~1.4%,原铁水含疏量越高，消耗在脱硫商的球化剂越多，因此球化剂的加入量随铁水含疏量增高而加大，保证球化效果的同时也有明显的脱硫效果；要求球化剂中含镁量较高，含稀土和硅量较低，在球化处理的铁氧液中，残留镁质量百分含量为0.05-0.07%,残留稀土质量百分含量为0.02-0.03%,残余的稀土和镁还 能够促进珠光体的形成并细化珠光体，进一步有效保证本专利技术能够使齿轮箱含有 90%左右的珠光体；用高钙钡孕育剂、铁屑和压块生铁作为覆盖剂进行覆盖，采 用覆盖剂的目的在于避免合金棵露面过早起爆，可以使铁水盖过球化剂一定高度 后才开始反应，球化剂充分与铁水作用，让球化剂平稳而均匀地通过铁水并被铁 水吸收，提高球化效果，另外，由于覆盖剂的隔离作用可以避免镁和稀土与空气 中氧的接触，从而防止本专利技术出现回碌u现象。作为本专利技术的另一个改进，在所述的孕育工序中，孕育次数控制为3次，分 别是在球化反应包坑内覆盖在球化剂上面一次孕育、出水过程中出水四分之三时 的倒包二次孕育和浇注过程中的随流孕育，采用3次孕育可以促进J求墨铸铁石墨 化及分布均匀，使获得的石墨细小、圆整，孕育效果更好。作为本专利技术的还一个改进，在所述的浇注工序中，浇注温度控制在1350°C ~ 1360°C; 1350~ 1360。C的浇注温度能够进一步保证本专利技术的实施可以满足力学性 能的要求，还能避免气孔、夹砂等缺陷，浇注效果显著提高。作为本专利技术的再一个改进，在浇注工序完成后，检测铸型内铸件温度，控制 在850 ~ 88(TC进行开箱，空冷至520 ~ 540°C,再放入盛有干砂的箱内并使用型 砂进行覆盖，然后冷却至常温开箱。这样的处理基于以下原理铸态生产方式预 热处理的正火工序是将铸件在800。C以上某一温度区间保温，本专利技术采取在浇注 后的齿轮箱铸件继续留在铸型内继续保温至850 ~ 880°C时提早将铸件从铸型内 取出的简化的正火方法，来代替传统的放入炉膛内加热保温的正火处理工艺，同 时为了去除提早开箱为铸件带来的较大的铸造应力，采用去应力退火工序可以有 效提高铸件的抗拉强度、屈服强度及硬度，使齿轮箱达的力学性能达到要求，而 且这种处理方法省去了正火处理工序使本专利技术操作上更易实现，也使铸件不易变 形，劳动强度降低，成本减少。通过本专利技术的方法所铸造的球墨铸铁行星架，其金相组织的珠光体含量达到 97.5%,球化率为95%，抗拉强度crb达到861MPa，屈服强度crs为560MPa,延 伸率S达到7%，硬度在2305HBS270,完全符合其机械性能的要求。这样的工 艺调整，不仅满足了性能要求，更在生产成本、效率上有了较大提高，每吨铸件 成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球墨铸铁行星架的铸造工艺，包括造型工序、熔炼铁液工序、球化工序、孕育工序、浇注工序、正火工序和去应力退火工序，其特征在于：所述浇注工序中，在行星架的底盘（１）和立柱（２）的顶部通过４－１０根阶梯式内浇道（４）同时进行浇注。

【技术特征摘要】
1.一种球墨铸铁行星架的铸造工艺，包括造型工序、熔炼铁液工序、球化工序、孕育工序、浇注工序、正火工序和去应力退火工序，其特征在于所述浇注工序中，在行星架的底盘(1)和立柱(2)的顶部通过4-10根阶梯式内浇道(4)同时进行浇注。2. 根据权利要求1所述球墨铸铁行星架的铸造工艺，其特征在于在所述造型工 序中，在行星架的底盘(1)和立柱(2 )的结合部位以及底盘(1)上凸台(3 ) 的两端部位摆放冷铁。3. 根据权利要求1所述球墨铸铁行星架的铸造工艺，其特征在于在所述熔炼铁 液工序中，铁液中加入Sn元素，所述Sn元素的加入质量为铁液总质量的 0. 015 ~ 0, 02%。4. 根据权利要求1所述球墨铸铁行星架的铸造工艺，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金德，郁晓兵，孔建会，
申请(专利权)人：通州市四安球墨铸铁有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]