灰铸铁和铝合金消失模铸造工艺的差异性.pdf

2016年第3期铸造设备与工艺能耗、安全和环保等方面是未来汽车考察的核心问题。 在满足整车使用和经济要求的前提下，通过整车零部件结构优化设计、材料应用等方面实现减重，符合了技术发展的潮流。 变速箱作为汽车的关键零部件之一，减重是势在必行。 我公司于2 008年率先提出变速箱壳体的材质由灰铸G80G81G82为G83合G84，G85用G86G87G88铸G89G8AG8BG8CG8D。G8E前，公司G8FG90G86G87G88灰铸G80和G83合G84铸G89G8CG8DG91G92灰铸G80G86G87G88G8CG8DG91年G8D3.5G93G94铸件，铸件重G9515 kg～110 kgG96G97G98G85用G99G8D全G9AG9BG9C发G9DG9E和G9FG9AG9BGA0GA1GA2GA3G9E，GA4G85用GA5GA6GA7GA8GA9GAAGABGA5GA6G9AG9BGA7GA8GACGA2GA3G9EG96 GADG98由GAEGAFGB0环G89GA3GB1GB2G91GB3GB41aGB5和GB6GB7GB8化GB9GBAGA2GBBG83合G84G86G87G88G8CG8DG91年G8D6 000GBCG94铸件，铸件重G9510 kg～45 kgG96G97G98G85用GBDG99Teubert全G9AG9BG9C发G9DG9E和全G9AG9BGBEGBFGA2GA3G9E，GADG98GC0GC1GC2G99Vulcan公司的G86G87G88G83合G84G9AG9BG8CG8DG91GC3GB41bGC4、GBDG99Striko WestofenGC5GB6GB8化GB9、G83GA0GC6GC7和G9AG9BGB1GB2GA9GAAGBB通过GC8GC9G8CG8DG91G8CG8D灰铸G80和G83合G84变速箱壳体，重GCAGCBGCCGCD材料G9C发G9D、G97G88GA2GA3、GCEGCF、GD0GD1GD2G89GA3等GD3GD4GD5， GD6GD2GC8GD7G8AG8B重GCA和GB2GD8GD9GDA，为GDB行提GDCGDDGDE和G8CG8D经GDF。1 材料性能灰G80和铸G83材质要求GE0GE11GE2GE3。表1 材料性能2 消失模铸铁和铝合金工艺差异G86G87G88铸G80和G83合G84G8AG8BGD3GD4GE0GB42GE4GE12.2.1 泡沫模样2.1.1 GA5GA6材料由于灰铸G80的铸G89GE5GE6在1 400 ℃~1 450 ℃，GA5GA6GE7GE8用EPS和GE9GEA料G96 G83合G84的铸G89GE5GE6在灰铸铁和铝合金消失模铸造工艺的差异性马红兵（陕西法士特汽车传动集团有限责任公司，陕西宝鸡 722409）摘 要：以公司重型变速器壳体为例，结合多年生产经验，分析并讨论了不同的材质（灰铸铁和铝合金）在消失模铸造工艺中的差异性。 从原材料预发泡、白模成型、粘接、涂层及造型等不同方面进行研究，结果表明G80灰铸铁和铝合金消失模铸造工艺差异性G81G82，G83G84G85G86G87，G88G89材质不同G8AG8B不同的G8CG8D和工艺G8EG8F，G90G91生产G92G93，为同行G94G95G96G97经验。关键词：消失模铸造G98灰铸铁G98铝合金G98变速器壳体中图分类号：TG249 文献标识码：A 文章编号：1674-6694（2016）03-0059-04Difference of Lost Foam Process between Gray Iron and Aluminum AlloyMA Hong-bing（Shanxi Fast Auto Drive Group Company， Baoji Shanxi 722409，China）Abstract：This paper analyses and discusses the difference of different material （gray iron and aluminum alloy） in the processof the lost foam casting taking the example of heavy transmission housing combined with years of production experience.The resultsshow that the process of gray iron and aluminum alloy lost foam casting is different， and cannot copy.For different materials， it shouldchoose the different equipment and process parameters to achieve the production requirement， and to provide reference forcolleagues.Key words：lost foam process， gray iron， aluminum alloy， transmission housing收稿日期：2016-04-15作者简介：马红兵（1977-），男，工程师，大学本科，主要从事铸造生产及管理。GDAG8E材质 材料GEBGE6GC3HBGC4HT200ZL101A170~24180~100GECGE6/gGEDcm-3GEEGEFGF0GE6/MPa7.2 2002.68 250doiG9210.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.03.017铸 造 设 备 与 工 艺FOUNDRY EQUIPMENT AND TECHNOLOGY2016年第3期2016 年 6 月 Jun.2016 №3·消失模与V法铸造·59· ·2016年第3期Jun.2016 №3 铸造设备与 工艺700 ℃~750 ℃，EPS发气量很小，主要为液态产物，因此选用EPS.2.1.2 EPS预发泡通过预发，EPS珠粒可膨胀35~50倍，一般情况下，铝合金的较佳预发泡堆积密度为20 g/L ～25 g/L，灰铸铁为18 g/L -24 g/L.为获得高质量的预发珠粒，除了高质量的原始珠粒、 需采用高性能的预发泡机，采用德国 TeubertTDV-100LF 预发泡机（图3），蒸汽压力自动调节，精确控制，进料称量的精确度高、具有自动检测和反馈控制装置， 珠粒的干燥程度一致、不易形G80G81料G822.1.3G83G84G80G85G86铸G87G88G89G8AG8BG87， 铸G87G8CG8DG8EG8FG90G8BG87要小， 铝合金G83G85G8CG8DG8E（G91质EPS）G92 自G93G8CG8DG8E1.8%~2.0%，G94G95G8CG8DG8E1.6%~1.9%G96灰铸铁G83G85的G8CG8DG8E（G91质EPS）G92自G93G8CG8DG8E0.9%~1.2%，G94G95G8CG8DG8E0.6%~1.0％. 珠粒预发泡和G83G85质量G97G98性G99铸G87质量密G9AG9BG9C， 预发泡珠粒粒G9DG9E小G9FGA0、珠粒G9FGA0GA1GA2G83具G85GA3， GA4产的G83GA5GA6GA7GA8密度一致，GA9合度一致，可GAAGABGACGADGAEGAF，GB0高铸G87的质量和GB1GB2GB3GB4度G82德国TeubertGB5GB6G80G85机（图4）采用GB7GB8料GB9GBAGBB进料能GBC获得密度一致的G83G85G822.1.4 GBDG83GBEGBFGBEGBFG91料有GC0GC1和GC2GC3GC1GC4GA8，GC0GC1GC5GC6GC7度GC8，GC9GC5GC6过程GCA需要用GC1GCBGC5G98，GCCGCDGCEG83，GCFGD0的GD1GBDGA8GD2GD3GD4GD5GC3GC6GD6度高，铝合金的GACGADGD6度不GD7GD8GC1GC3G80液GD9，GDAGDBGC9铸G87GCAG80为GAEGAFG82 GC0GC1GC9GDCGDDGDE发GDFGD9积G8CG8D，GC5GC6GDFGBEGBFGE0GE1GD7下GE2，GE3GDFGD7GAA小GBEGBFGB2GE1铸G87G8BG90，G80为GE4GE5和GE6GE7的GE8GE9G82 GC2GC3GC1的GC3GEAGEB，GECGC5GC7度GED，GD9积G8CG8D小，因此，铝合金铸GEEGEFGF0合GD8用GC2GC3GC1G82GC2GC3GC1自动GBEGBF机（GF1图5）G99GF2GF3GBEGBFG9BG8F，具有GBEGBFGB2用GC1量G9FGA0，GF4GF5，GF6GE0GF7，GF8GF9GFAGFB性GFC，GBEGBF质量G97G98的GFDGEA，GFEGFF程度差，GF0合GBEGBFGB2简单、批量G9E的铸G87GA4产G822.1.5 GAC道系统的设计德国图伯GFD全自动预发泡机EPS珠粒，预发密度G9220 g/L -25 g/L德国图伯GFD全自动G80G85机GC2GC3GC1自动GBEGBF机GBDG83GC2GC3GC1GBEGBFGACGAD系统铝合金专用涂料，浸涂一遍+烘干美国富康铝合金消失G83铸GEEGA4产线GF3序预发泡主要设备及GF3艺参数国产 SJ-KF-450 间歇GB6全自动预发泡机EPS珠粒，预发密度G9218 g/L ~24 g/LG80G85GBDG83GBEGBF国产HSF-1000*930半自动G80G85机GC0GC1GF2GF3GBDG83GC2GC3GC1GBEGBFGACGAD系统涂层GEEG85灰铸铁专用涂料，浸涂两遍+烘干国产消失G83GA4产线德国史杰克西 2.0t/h 铝合金集GCAGC3GC6炉铝液净GC6装置 GC3GC6GD6度G92750 ℃～780 ℃机器人GACGAD系统GACGADGD6度G92700 ℃-750 ℃去除GAC道、抛丸和修磨T6GC2GE1理GC3GC6GACGAD清理GDFGE1理KGPS-750KW/1 tGCA频感应炉GC3GC6GD6度G921 450 ℃~1 480 ℃人GF3GAC包GACGADGACGADGD6度G921 400 ℃-1 450 ℃去除GAC道、抛丸和修磨GF6a）消失模铸造灰铸铁生产线 b）消失模铸造铝合金生产线图1 消失模铸造生产线图2 消失模铸铁和消失模铝合金工艺区别600600600580a）灰铸铁材质HT200 b）铝合金材质ZL101A表2 消失模铸铁和消失模铝合金主要设备及工艺参数图3 德国TeubertTDV-100LF预发泡机60· ·2016年第3期铸造设备与工艺为使金属液相对平稳充型，气化或熔化后的模型材料有效排出型腔，一般采用底注浇道。灰铸铁采用封闭式或半封闭式浇道，铝合金采用开放式或半开放式。 由于铝合金的收缩率大，主浇道对铸件要起补缩作用，因此主浇道截面积一般比较大，压头比灰铸铁的高100 mm～200 mm.2.1.6 涂层由于灰铸铁熔化温度高，EPS和共聚料主要以气体形式存在，必须采用负压浇注；铝合金熔化温度低，EPS主要以液体形式存在， 采取无负压浇注，其液态主要通过涂层吸附和渗出，涂层的G80度相对灰铸铁要G81，G82涂层相对灰铸铁要有G83G84的G85温G86G87，G88气G86相对低。 G89G8A铝合金G8BG8C一G8D涂层，G80度为0.2 mm～0.5 mm， 对G8E涂后的涂层G8BG8FG90度高，采用G91G92G93G91G94平G8C一G95G96G97G98G99的体G9AG9BG9C，G9DG82一G9EG86G9F，GA0G84采用GA1GA2G92或GA1GA3GA4GA5GA6GA7涂层和G94平。涂料的GA8用G8CG96G97GA9GAA的一G95GABGAC，灰铸铁要GADGAE有高G88气G86，涂GAFG86G84，GB0高温，G97温GB1和高温GB1GB2GAEGB3一GB4的GB5度GB6GB7G86，GB8GB9相对GBAGBB，G91GBC一GBDGBE以GBFGC0。 铝合金要GADGAE有较低的G88气G86，涂GAFG86G96G97G84，吸附液态EPS的G86G87G84GB6GB7GC1，GC2GC3采用GC4GC3G84GC5G86G87稳GB4的铝合金GC6用GC7GC8涂料。2.2 造型2.2.1 型GC9的GA8用GCAGCBGA8用GCC形的GCDGCEGCFGD0GC9，GD1GD2形的G92G91GCFGD0GC9GD3GBE使用；灰铸铁GA8用30GD4～50GD4的GD5度，铝合金GA8用50GD4～100GD4的GD5度，型GC9GD5度GD6GD7GD8GD6G84。2.2.2GD9GC9GDAGDB型GC9GDCGDD使用后GDEGB7GDFG8C浇注铝合金铸件GE0GE1在型GC9GE2面GE3聚一GE4GE5GE6GE7GE8GE9GEA，使型GC9G94G9CG86GEBGEC，GED以GEEGEF以GF0GF1，GF0GF1型GC9GE2面GE3聚GEA的GB9GF2G8CGF3型GC9GF4GF5GF6800 ℃以GF7GA6GA7GF8GF9，GFAGFB后GFCG99GFD使用。2.2.3 GFEGC9铸型GB4型GB9GF21GE1铸型GF7GB9GFF有较大的吃GC9GC3， 靠型GC9的GBFG99，维持浇注GE0GC9型不GEB，这对于小件和铝合金G8C有效的，对于较大和黑色金属来说，靠GF7部吃GC9GC3型GC9GBFG99维持GC9型不GEBG8C有困难的。2GE1GC9型顶部GF4压G99GDE压箱铁GE1，防止浇注GE0抬箱，在不抽负压浇注GE0，采用此种GB9GF2维持铸型不GEB。3GE1负压浇注情况GB1，铸型内形成负压，靠铸型GF7GE2面与型内的压G9F使GC9子“粘结”在一起，维持浇注GE0铸型不溃散，这种“负压GB4型”的GB9GF2，使之负压实型铸造GE0不必采用压箱铁或GFF有较高的顶部吃GC9GC3来维持铸型不GEB。2.3 熔化浇注2.3.1 熔化灰铸铁熔化一GBDGD1采用GD8频熔化炉， 操作相对GBAGBBGC5效率高GC5GC4GC3容易控GC0，熔化温度一GBD在1 450 ℃~1 480 ℃； 铝合金一GBDGD1采用GCDGCE气熔化炉，由于铝合金的GB7GC1，熔炼相对灰铸铁GFD杂，需要粗精练GC5GEBGC4GC5GF1气GC5GF1渣和静GA5GB6，在铝液转运过G90GD8GC2GC3使铝液平稳， 熔化温度一GBD在750 ℃～780 ℃.2.3.2 浇注GB9式灰铸铁采用负压浇注， 负压范围-0.03 MPa～~-0.05 MPa；铝合金采用无负压浇注。浇注温度：灰铸铁在1 400 ℃～1 450 ℃，铝合金在700 ℃～750 ℃， G81壁件GC5 小件取浇注温度GF7限，G80大件取浇注温度GB1限。 在生GE9GD8，我G89G8A消失模铝合金件采用GA1GA2G92浇注，相比较而言，GA1GA2G92浇注更G87避免G92G91浇注过G90GD8在浇注速度GF7的G9FGDF，有效消GF1G92为因素的影响。2.4 铸件清理铸件GF0GDB一GBD包括：去GF1浇道GC5抛丸和修磨。灰铸铁件的浇道一GBD用铁榔头敲掉；铸件GE2面的涂料用抛丸GA1GA6GA7GF0GDB，一GBDGA8用直径1.5 mm左右的铸钢丸；铸件GE2面的凸GC1或GD1肉用安GA4GD2磨片图4 德国Teubert卧式成型机图5 自动粘接机马红兵：灰铸铁和铝合金消失模铸造工艺的差异性61· ·2016年第3期Jun.2016 №3 铸造设备与 工艺非金属夹杂物形成的硬质质点，导致铸件切削加工困难；而铁水中含有的杂质有害元素，更是直接影响了铸件的性能。 正是这些因素造成了国产铸件的综合质量长期低于进口铸件。 因此，应大力提高铁水的冶金质量， 努力以获取有害元素和气体含量低、夹杂物少的高洁净铁水为目的，在目前的灰铁中频炉熔炼工艺基础上，进一步G80G81G82G83铁水净G84G85G86和工艺G87G88， G89G8AG8B于G8CG8D的铁水G8EG8F是高G90净G91铁水，进而G92能G89G8A铸件的高质量和高性能。5 结 语1G93中频炉熔炼灰铁，G94G95G96有一G97的G98G99，一G9A应G9B炉G9C的50%以上。 应G9DG8B低G9EG9FGA0GA1GA2GA3，GA4G8AGA5高GA1GA2GA6，以GA7于GA8GA9G9FGA0G84G88G91GAA、GAB口和GACGADGAEGAFGB0的GB1质铁水。 GB2GB3，大量GB4G8BG94G95和GB5炉铁，少G8BGB6GB7G8BGB8GB9铁，GBAGBBGBC大G9FGA0的GBDGBE影响。 GA4GA7G8BGB9铁GBFG94G95的GC0GC1GC2GC3GC4GC5GC0低GC6熔炼，GC7GB4GB9产成GC8大GC9GCA低。2G93中频炉铁水的S质量GCBGCC一G9AGCD低，应GCE取GA1GCFGD0GD1GD2铁水S质量GCBGCC提高GD30.06%~0.1%GD4GC4，GA1GD5形GD6能力，GA1加GD7GD6GCC量和GD8GD9体含量，GDAG81G9FGA0形GDB，GA4GDCGDDG9FGA0，GDEGB4形成AGDFG9FGA0，GDAG81GE0GE1GE2GE3和切削加工性能，提高GE4G91。3G93GE5GE6GCEG8BG94G95GA1GA2工艺+GE7GE8提高CE和wGE9SiG93／wGE9CG93G99 + GEA熔GEAGEB的GECGEDGEEGEF+ GE4G84GE0GE1GF0GF1GF2GB9产G85G86， GF3GF4铁水GE6GF5GF6G91在1 510 ℃~1 530 ℃，GEB炉GF6G91在1 480 ℃~1 500 ℃，GF7GD3GF8少铸造GF9GFA、GA1GE4GFB铁性能、提高铁水GFC质和铸件质量、GCA低G94GFCGA6的目的。4G93铁水GFC质是影响铸铁件质量的GFDG96因素，GFE有高GFC质的铁水GFFGB7GC7能有高质量的铸件。 应在目前中频炉熔炼灰铁的工艺基础上，着力提高铁水的G90净G91， 进一步G80G81G82G83铁水净GDDG85G86和工艺G87G88，以G89G8A灰铁铸件的高GFC质和高性能。参考文献：［1］ 陆文华，李隆盛，黄良余.铸造合金GC2其熔炼［M］.北京：机械工业GEB版社，2008：32-50．［2］ 童军，章舟，连炜.铸铁感应GC5炉熔炼GC2应G8B实例［M］.北京：GDD学工业GEB版社，2008：117-148．［3］ 邹荣剑，谢寨川.全G94G95G85G86在铸铁GB9产的应G8B［J］.铸造G85G86，2008GE912G93：1747-1748．［4］ 岳海，赵超云.中频炉熔炼高GE4G91灰铸铁AGDFG9FGA0的GF3GF4［J］.铸造设备GBF工艺，2013GE94G93：42-44．［5］ 沈中仁，GD1永德，刘党库.中频炉熔炼铁液易产GB9的铸造GF9GFAGC2预防对策［J］.铸造G85G86，2012GE96G93：744-746．［6］ 殷GED虎.GCF对灰铸铁组织和性能的影响［J］.铸造，2004，53GE910G93：805-809.［7］ 林艳茹，李艳琴.GA2GE8量对铸铁加工性能的影响GC2GF3GF4［J］.金属加工GE9GF5加工G93，2014GE913G93：46-48.的角磨机进行修磨。铝合金件的G8C道一G9AG8B带锯GB6者圆盘锯切掉，锯片G9DG8B铝合金专G8B锯片；铸件表面的涂G9CGCEG8B喷抛丸机进行清GF1，一G9AG9DG8B直径0.6 mm～0.8 mm的GB7锈G95丸；铸件表面的凸点GB6多肉G8BG80G81G82G83G84的角磨机进行修磨。2.5 铸件后处理GBAG85G86铝合金G87G96进行T6GF0GF1， 其性能G92GF7GD3G96G88。 有G89G8AG8BG8CG8DG8E表G8F：GBAG85G86灰铸铁件的G90余应力GCDG91GE5G92G93G82GDF铸铁件有GCD大GF8少GE9G9430%G93， 因此一G9AG96G88的铸件GB7G95进行G8B工GB3GE2GF0GF1。3 结 论GE5GE6多G96G97G98GBAG85G86铸造灰铸铁件和铝合金件的GB9产实G99G9AG9B，G9C于G9D质性能GB7GB2，金属液G9EGDFGB3G9FGB9的物GDDGA0应G80全GB7一GA1。 在实GA2GB9产中，应GA3GA4GA5GA6的GA7点GF4G97GA8应的工艺。 GB2GB3GAA的产GFC质量GB7GA9G87G96GF4G97合GF1的工艺，GAAG87G96G98备性能GB1良的设备，对GBAG85G86铸造铝合金件更加G8FGAB。参考文献：［1］ 黄乃瑜，叶升平，樊自田．消失模铸造原理及质量控制［M］．武汉：华中科技大学出版社，2004.［2］ 黄天佑，黄乃瑜，吕志刚．消失模铸造技术［M］．北京：机械工业出版社，2004.［3］ 刘波，刘秋荣、郑华昌，等．德国成型设备应用国产化珠粒的研究［J］.铸造技术，2010（12）：1473-1475.［4］ 伍斌华．典型的箱体类铸件消失模涂料的研制［G］//安徽芜湖：2013年8月中国消失模铸造年会论文集. 安徽芜湖中国铸造协会，2013.［5］ G80G81G82，G83G84G85，G86G87.消失模铸造及G88型铸造技术G88用G89G8A［M］．北京：机械工业出版社，2013.（上接第40页）62· ·