一种铁型覆砂铸造工艺的制作方法

本发明涉及一种铸件制备工艺，更具体地说它涉及一种铁型覆砂铸造工艺。

背景技术：

铁型覆砂(ironbasedcoatedsand)，即铸造生产技术。上世纪七十年代，我国铸造工作者在国内外铸造同行研究的基础上结合我国国情发展起来的一种特殊的铸造技术方法,是有别于砂型铸造、消失模实型铸造、v法铸造、金属型铸造、壳型铸造、石蜡铸造、陶瓷铸造、钢丸铸造等铸造方法的一种半精密铸造方法，该方法采用金属模型--铸铁模型(故有时也叫铁模覆砂ironmoldcoatedsand)以及与铸件外形近形的铸铁型腔作为砂箱铁型，近形的铁型上覆盖一层6-10㎜的覆膜砂砂胎形成铸型用于浇注成铸件--此即铁型覆砂铸造。

公开号为cn104128564a的中国专利公开了一种铁型覆砂铸造球墨铸铁铰耳的铸造工艺，该工艺通过设计与铰耳形状完全一致的母模与铁型，然后通过射砂机制作出带有6-8mm覆砂层的上、下覆砂的铁型型腔，最后根据配料单将制成的合格铁水浇注到合箱后的腔型中，待浇注完成后，开箱得到铸造铰耳零件。

公开号为cn106141089a的中国专利公开了一种电梯曳引机的机座的铁型覆砂工艺，包括如下步骤：a、制备：制作2个互相对称的且与机座半边外形相契合的铁型；b、后处理：在铁型中下部开设覆膜砂填充孔，并对铁型内表面进行覆砂处理，使铁型内表面覆上一次覆膜砂层；c、浇筑：将铁水浇筑入铁型中，最后固化成型。

但是上述的铁型覆砂工艺在操作至向砂芯内浇注时，铁水的冲刷以及本身的浮力将导致砂芯断裂，进而影响到通过该工艺进行铸件的加工制造，有待改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铁型覆砂铸造工艺，该铁型覆砂铸造工艺具有避免砂芯断芯以及避免浇注后的铁水收缩、膨胀变形的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种铁型覆砂铸造工艺，包括如下步骤：

步骤1：设计一套与零件形状完全一致的模型作为底模以及与底模相配合的上模，即完成零件模具的制作；

步骤2：将上模反向放置在射砂机工作台上，用覆砂机将覆膜砂射入所述上模和上模电热模之间，所述覆砂机的射砂压力为0.3-0.4mpa，射砂时间为3秒～6秒，加热固化温度控制在200℃～260℃范围内，加热固化时间为2min～3min，所述覆膜砂固化成6毫米～10毫米厚的砂壳粘覆于所述底模的内壁上；起模，取出所述零件电热模样，修整，转向，即完成上模上型；

步骤3：将零件电热芯盒安装在射芯机上，合模；将覆膜砂射入所述零件电热芯盒内，所述射芯机的射砂压力为0.3mpa～0.4mpa，加热固化温度为200℃～260℃，加热固化时间为2min～3min，所述覆膜砂在所述零件电热芯盒内固化形成覆膜砂芯，从零件电热芯盒中取出覆膜砂芯，修整，即完成覆膜砂芯的制作；

步骤4：将步骤3中的覆膜砂芯放入所述底模中，即完成底模上型；

步骤5：将所述底模上型与所述上模上型合型，即完成零件铸型；

步骤6：在所述零件铸型的浇口处放置浇口杯，通过数控浇注机向浇口杯内进行浇注，浇注铁液的温度为1420℃～1560℃，浇注后自然冷却10min～20min，即获得成型零件；

步骤7：采用浇冒口分离器打开所述零件铸型并取出零件；

步骤8：对成型零件进行金相检测以及抛丸、打磨处理。

通过采用上述技术方案，在进行铸件的加工制造中，首先通过覆砂机完成上模上型，进而通过射芯机制成覆膜砂芯，经过修整的覆膜砂芯与底膜匹配并获得底膜上型，分别制备上模上型与底膜上型，再在底模上型与上模上型合型中获得精度高、内腔光洁度高的零件铸型，使得加工制造而成的铸件表面光洁度高；与此同时，通过由plc控制移动、自行运行至下一模并自动随流孕育的数控浇注机起到减少劳动力需求的作用，安全性高，并可根据不同的产品进行相应的参数设置，实用性强；稳定的高温以及10-20min的自然冷却时间将起到提升铸件的成型结构稳定性的作用；在从零件铸型中取出铸件时，浇冒口分离器将通过进行浇道、冒口的分离作业而达到避免损伤铸件本体、降低人工成本、降低噪音小以及环保的效果，显著降低拿取铸件的操作难度。

本发明进一步设置为：所述零件模具内腔的薄壁处设置在所述底膜上。

通过采用上述技术方案，使得铁水在进入零件铸型充型时，防止后期冷铁水聚集在薄壁处，从而有效减少铸件薄壁处的白口铁，避免铸件薄壁处出现硬度高的白口铁而影响到加工性能。

本发明进一步设置为：所述铁液由通过直读光谱仪检测的生铁、废钢制备而成。

通过采用上述技术方案，直读光谱仪用于精确检测生铁、废铁内的合金元素mn、sn、mg等的含量，进而将符合标准的生铁与废铁进行后续的熔融与使用，在前期达到调整成型铸件内的元素含量，避免生产制造出的铸件不符合标准而影响到铸件的生产效率以及经济效益。

本发明进一步设置为：所述铁液的制备方法为将金属放入2t中频感应电炉中熔炼，再通过喂丝球化孕育机球化而成。

通过采用上述技术方案，在2t中频感应电炉在熔融生铁、废铁并形成铁水时，2t中频感应电炉起到精确、严格地控制铁水化学成分、铁水温度，令熔融处的铁水具备纯净度高、污染低以及生产效率高等特点；通过喂丝的方式将球化剂包芯线、孕育剂包芯线按照设定的长度和进线速度进行铁水球化、孕育处理。具有球化级别高、球化稳定、铁水熔渣少、易除尘等优点。

本发明进一步设置为：按步骤8制作而成的所述成型零件，再经过思瑞自动三坐标测量机、跳动检测仪、内窥镜进行检验。

通过采用上述技术方案，思瑞自动三坐标测量机起到测量铸件尺寸的作用；跳动检测仪起到检测铸件轴颈跳动的作用；内窥镜起到检测内孔表面质量的作用；使得成型零件在出厂前经过多道工序检验，降低退换货率，提升该铸件的经济效益。

本发明进一步设置为：所述覆膜砂为宝珠砂或陶粒砂。

通过采用上述技术方案，宝珠砂或陶粒砂具备高强度、低发气、低膨胀、易溃散以及高耐火度的特性，进而在通过使用宝珠砂或陶粒砂制备成覆膜砂芯后，将在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

本发明进一步设置为：所述零件模具的内腔设置有至少一个支撑覆膜砂芯的的芯撑。

通过采用上述技术方案，芯撑起到支撑覆膜砂芯的作用，从而在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1：通过覆砂机完成上模上型，进而通过射芯机制成覆膜砂芯，经过修整的覆膜砂芯与底膜匹配并获得底膜上型，分别制备上模上型与底膜上型，再在底模上型与上模上型合型中获得精度高、内腔光洁度高的零件铸型，使得加工制造而成的铸件表面光洁度高；

2：通过对原材料进行相应的检测，采用2t中频感应电炉制备熔融铁液，起到精确、严格地控制铁水化学成分、铁水温度，令熔融处的铁水具备纯净度高、污染低以及生产效率高等特点；

3：通过喂丝球化孕育机进行球化处理，通过喂丝的方式将球化剂包芯线、孕育剂包芯线按照设定的长度和进线速度进行铁水球化、孕育处理。具有球化级别高、球化稳定、铁水熔渣少、易除尘等优点。

4：提升铸件的结构硬度，降低30%-40%的生产成本，生产效率高。

附图说明

图1是本发明的砂芯的结构示意图。

附图标记说明：1、砂芯。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

一种铁型覆砂铸造工艺，包括如下步骤：

步骤1：设计一套与零件形状完全一致的模型作为底模以及与底模相配合的上模，即完成零件模具的制作；

步骤2：将上模反向放置在射砂机工作台上，用覆砂机将宝珠砂射入所述上模和上模电热模之间，所述覆砂机的射砂压力为0.3mpa，射砂时间为3秒，加热固化温度控制在210℃，加热固化时间为2min，所述宝珠砂固化成6毫米～10毫米厚的砂壳粘覆于所述底模的内壁上；起模，取出所述零件电热模样，修整，转向，即完成上模上型；

步骤3：将零件电热芯盒安装在射芯机上，合模；将宝珠砂射入所述零件电热芯盒内，所述射芯机的射砂压力为0.3mpa，加热固化温度为210℃，加热固化时间为2min，所述宝珠砂在所述零件电热芯盒内固化形成覆膜砂芯，从零件电热芯盒中取出覆膜砂芯，修整，即完成覆膜砂芯的制作；

步骤4：将步骤3中的覆膜砂芯放入所述底模中，即完成底模上型；

步骤5：将所述底模上型与所述上模上型合型，即完成零件铸型；

步骤6：在所述零件铸型的浇口处放置浇口杯，通过数控浇注机向浇口杯内进行浇注，浇注铁液的温度为1420℃，浇注后自然冷却12min，即获得成型零件；

步骤7：采用浇冒口分离器打开所述零件铸型并取出零件；

步骤8：对成型零件进行金相检测以及抛丸、打磨处理。

因此，在进行铸件的加工制造中，首先通过覆砂机完成上模上型，进而通过射芯机制成覆膜砂芯，经过修整的覆膜砂芯与底膜匹配并获得底膜上型，分别制备上模上型与底膜上型，再在底模上型与上模上型合型中获得精度高、内腔光洁度高的零件铸型，使得加工制造而成的铸件表面光洁度高；在其中，采用宝珠砂具备高强度、低发气、低膨胀、易溃散以及高耐火度的特性作为覆膜砂，将在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

与此同时，通过由plc控制移动、自行运行至下一模并自动随流孕育的数控浇注机起到减少劳动力需求的作用，安全性高，并可根据不同的产品进行相应的参数设置，实用性强；稳定的高温以及10-20min的自然冷却时间将起到提升铸件的成型结构稳定性的作用；在从零件铸型中取出铸件时，浇冒口分离器将通过进行浇道、冒口的分离作业而达到避免损伤铸件本体、降低人工成本、降低噪音小以及环保的效果，显著降低拿取铸件的操作难度。

需要提及的是，零件模具内腔的薄壁处设置在所述底膜上，使得铁水在进入零件铸型充型时，达到防止后期冷铁水聚集在薄壁处的目的，从而有效减少铸件薄壁处的白口铁，避免铸件薄壁处出现硬度高的白口铁而影响到加工性能。铁液在制备之前，先通过直读光谱仪检测对铁液原料中的生铁、废钢进行检测，使得用于精确检测生铁、废铁内的合金元素mn、sn、mg等的含量的直读光谱仪在检测出相应的生铁、废铁属于符合标准的原料后再进行后续的熔融与使用，在前期达到调整成型铸件内的元素含量，避免生产制造出的铸件不符合标准而影响到铸件的生产效率以及经济效益。

需要提及的是，在进行铁液的制备过程中，通过采用2t中频感应电炉对生铁以及废铁进行熔炼，并在熔炼成铁水后通过喂丝球化孕育机球化而成，使得2t中频感应电炉在熔融生铁、废铁并形成铁水时，2t中频感应电炉起到精确、严格地控制铁水化学成分、铁水温度，令熔融处的铁水具备纯净度高、污染低以及生产效率高等特点；通过喂丝的方式将球化剂包芯线、孕育剂包芯线按照设定的长度和进线速度进行铁水球化、孕育处理。具有球化级别高、球化稳定、铁水熔渣少、易除尘等优点。

在制备成铸件后，需要将成型铸件经过思瑞自动三坐标测量机、跳动检测仪、内窥镜进行检验，从而在思瑞自动三坐标测量机起到测量铸件尺寸的作用、跳动检测仪起到检测铸件轴颈跳动的作用以及内窥镜起到检测内孔表面质量的作用后，使得成型零件在出厂前经过多道工序检验，降低退换货率，提升该铸件的经济效益。

实施例二

一种铁型覆砂铸造工艺，包括如下步骤：

步骤1：设计一套与零件形状完全一致的模型作为底模以及与底模相配合的上模，即完成零件模具的制作；

步骤2：将上模反向放置在射砂机工作台上，用覆砂机将宝珠砂射入所述上模和上模电热模之间，所述覆砂机的射砂压力为0.35mpa，射砂时间为4秒，加热固化温度控制在240℃，加热固化时间为2.5min，所述宝珠砂固化成6毫米～10毫米厚的砂壳粘覆于所述底模的内壁上；起模，取出所述零件电热模样，修整，转向，即完成上模上型；

步骤3：将零件电热芯盒安装在射芯机上，合模；将宝珠砂射入所述零件电热芯盒内，所述射芯机的射砂压力为0.35mpa，加热固化温度为240℃，加热固化时间为2.5min，所述宝珠砂在所述零件电热芯盒内固化形成覆膜砂芯，从零件电热芯盒中取出覆膜砂芯，修整，即完成覆膜砂芯的制作；

步骤4：将步骤3中的覆膜砂芯放入所述底模中，即完成底模上型；

步骤5：将所述底模上型与所述上模上型合型，即完成零件铸型；

步骤6：在所述零件铸型的浇口处放置浇口杯，通过数控浇注机向浇口杯内进行浇注，浇注铁液的温度为1480℃，浇注后自然冷却15min，即获得成型零件；

步骤7：采用浇冒口分离器打开所述零件铸型并取出零件；

步骤8：对成型零件进行金相检测以及抛丸、打磨处理。

因此，在进行铸件的加工制造中，首先通过覆砂机完成上模上型，进而通过射芯机制成覆膜砂芯，经过修整的覆膜砂芯与底膜匹配并获得底膜上型，分别制备上模上型与底膜上型，再在底模上型与上模上型合型中获得精度高、内腔光洁度高的零件铸型，使得加工制造而成的铸件表面光洁度高；在其中，采用宝珠砂具备高强度、低发气、低膨胀、易溃散以及高耐火度的特性作为覆膜砂，将在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

与此同时，通过由plc控制移动、自行运行至下一模并自动随流孕育的数控浇注机起到减少劳动力需求的作用，安全性高，并可根据不同的产品进行相应的参数设置，实用性强；稳定的高温以及10-20min的自然冷却时间将起到提升铸件的成型结构稳定性的作用；在从零件铸型中取出铸件时，浇冒口分离器将通过进行浇道、冒口的分离作业而达到避免损伤铸件本体、降低人工成本、降低噪音小以及环保的效果，显著降低拿取铸件的操作难度。

需要提及的是，零件模具内腔的薄壁处设置在所述底膜上，使得铁水在进入零件铸型充型时，达到防止后期冷铁水聚集在薄壁处的目的，从而有效减少铸件薄壁处的白口铁，避免铸件薄壁处出现硬度高的白口铁而影响到加工性能。铁液在制备之前，先通过直读光谱仪检测对铁液原料中的生铁、废钢进行检测，使得用于精确检测生铁、废铁内的合金元素mn、sn、mg等的含量的直读光谱仪在检测出相应的生铁、废铁属于符合标准的原料后再进行后续的熔融与使用，在前期达到调整成型铸件内的元素含量，避免生产制造出的铸件不符合标准而影响到铸件的生产效率以及经济效益。

需要提及的是，在进行铁液的制备过程中，通过采用2t中频感应电炉对生铁以及废铁进行熔炼，并在熔炼成铁水后通过喂丝球化孕育机球化而成，使得2t中频感应电炉在熔融生铁、废铁并形成铁水时，2t中频感应电炉起到精确、严格地控制铁水化学成分、铁水温度，令熔融处的铁水具备纯净度高、污染低以及生产效率高等特点；通过喂丝的方式将球化剂包芯线、孕育剂包芯线按照设定的长度和进线速度进行铁水球化、孕育处理。具有球化级别高、球化稳定、铁水熔渣少、易除尘等优点。

在制备成铸件后，需要将成型铸件经过思瑞自动三坐标测量机、跳动检测仪、内窥镜进行检验，从而在思瑞自动三坐标测量机起到测量铸件尺寸的作用、跳动检测仪起到检测铸件轴颈跳动的作用以及内窥镜起到检测内孔表面质量的作用后，使得成型零件在出厂前经过多道工序检验，降低退换货率，提升该铸件的经济效益。

实施例三

一种铁型覆砂铸造工艺，包括如下步骤：

步骤1：设计一套与零件形状完全一致的模型作为底模以及与底模相配合的上模，即完成零件模具的制作；

步骤2：将上模反向放置在射砂机工作台上，用覆砂机将宝珠砂射入所述上模和上模电热模之间，所述覆砂机的射砂压力为0.4mpa，射砂时间为6秒，加热固化温度控制在255℃，加热固化时间为3min，所述宝珠砂固化成6毫米～10毫米厚的砂壳粘覆于所述底模的内壁上；起模，取出所述零件电热模样，修整，转向，即完成上模上型；

步骤3：将零件电热芯盒安装在射芯机上，合模；将宝珠砂射入所述零件电热芯盒内，所述射芯机的射砂压力为0.4mpa，加热固化温度为255℃，加热固化时间为3min，所述宝珠砂在所述零件电热芯盒内固化形成覆膜砂芯，从零件电热芯盒中取出覆膜砂芯，修整，即完成覆膜砂芯的制作；

步骤4：将步骤3中的覆膜砂芯放入所述底模中，即完成底模上型；

步骤5：将所述底模上型与所述上模上型合型，即完成零件铸型；

步骤6：在所述零件铸型的浇口处放置浇口杯，通过数控浇注机向浇口杯内进行浇注，浇注铁液的温度为1540℃，浇注后自然冷却19min，即获得成型零件；

步骤7：采用浇冒口分离器打开所述零件铸型并取出零件；

步骤8：对成型零件进行金相检测以及抛丸、打磨处理。

因此，在进行铸件的加工制造中，首先通过覆砂机完成上模上型，进而通过射芯机制成覆膜砂芯，经过修整的覆膜砂芯与底膜匹配并获得底膜上型，分别制备上模上型与底膜上型，再在底模上型与上模上型合型中获得精度高、内腔光洁度高的零件铸型，使得加工制造而成的铸件表面光洁度高；在其中，采用宝珠砂具备高强度、低发气、低膨胀、易溃散以及高耐火度的特性作为覆膜砂，将在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

与此同时，通过由plc控制移动、自行运行至下一模并自动随流孕育的数控浇注机起到减少劳动力需求的作用，安全性高，并可根据不同的产品进行相应的参数设置，实用性强；稳定的高温以及10-20min的自然冷却时间将起到提升铸件的成型结构稳定性的作用；在从零件铸型中取出铸件时，浇冒口分离器将通过进行浇道、冒口的分离作业而达到避免损伤铸件本体、降低人工成本、降低噪音小以及环保的效果，显著降低拿取铸件的操作难度。

需要提及的是，零件模具内腔的薄壁处设置在所述底膜上，使得铁水在进入零件铸型充型时，达到防止后期冷铁水聚集在薄壁处的目的，从而有效减少铸件薄壁处的白口铁，避免铸件薄壁处出现硬度高的白口铁而影响到加工性能。铁液在制备之前，先通过直读光谱仪检测对铁液原料中的生铁、废钢进行检测，使得用于精确检测生铁、废铁内的合金元素mn、sn、mg等的含量的直读光谱仪在检测出相应的生铁、废铁属于符合标准的原料后再进行后续的熔融与使用，在前期达到调整成型铸件内的元素含量，避免生产制造出的铸件不符合标准而影响到铸件的生产效率以及经济效益。

需要提及的是，在进行铁液的制备过程中，通过采用2t中频感应电炉对生铁以及废铁进行熔炼，并在熔炼成铁水后通过喂丝球化孕育机球化而成，使得2t中频感应电炉在熔融生铁、废铁并形成铁水时，2t中频感应电炉起到精确、严格地控制铁水化学成分、铁水温度，令熔融处的铁水具备纯净度高、污染低以及生产效率高等特点；通过喂丝的方式将球化剂包芯线、孕育剂包芯线按照设定的长度和进线速度进行铁水球化、孕育处理。具有球化级别高、球化稳定、铁水熔渣少、易除尘等优点。

在制备成铸件后，需要将成型铸件经过思瑞自动三坐标测量机、跳动检测仪、内窥镜进行检验，从而在思瑞自动三坐标测量机起到测量铸件尺寸的作用、跳动检测仪起到检测铸件轴颈跳动的作用以及内窥镜起到检测内孔表面质量的作用后，使得成型零件在出厂前经过多道工序检验，降低退换货率，提升该铸件的经济效益。

实施例四

与实施例三相比，实施例四的不同之处在于：

零件模具的内腔设置有至少一个支撑覆膜砂芯的的芯撑1，如图1所示，进而使得芯撑1起到支撑覆膜砂芯的作用，从而在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

实施例五

与实施例三相比，实施例五的不同之处在于：

通过陶粒砂替代宝珠砂的使用。

陶粒砂具备高强度、低发气、低膨胀、易溃散以及高耐火度的特性，进而将在铁水浇注时达到避免铁水的冲刷以及覆膜砂芯本身的浮力而导致的覆膜砂芯断裂的效果，显著提升铸件的出品率、表面平整度以及精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。