一种提升箱体铸造工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种提升箱体的铸造工艺，属于铸造工艺技术领域，提升箱体的铸造包括以下步骤：步骤1、铸造方法及铸造工艺参数；步骤2、设置浇注位置及分型面；步骤3、砂芯的制作；步骤4、浇注系统与补缩系统的建立；步骤5、水平合箱；步骤6、原材料熔炼与竖直浇注。本发明专利技术示例的铸造工艺，采用平做竖浇的工艺，相比较平做平浇工艺，平做竖浇工艺流程更能保证铸件关键结构提环轴孔处的铸造质量，获得优异的力学性能，简化了砂芯的制作的和造型过程，而且将多个分散小冒口改变成大顶冒口更容易实现铸件的顺序凝固，另外，工艺流程简便更易实际操作，并着重考虑了铸件使用性能和尺寸精度，适用于提升箱体主承载件的高质量工业铸造生产。提升箱体主承载件的高质量工业铸造生产。提升箱体主承载件的高质量工业铸造生产。

【技术实现步骤摘要】
一种提升箱体铸造工艺


[0001]本专利技术涉及铸造工艺
，特别是涉及一种提升箱体的铸造工艺。

技术介绍

[0002]提升箱体作为重型举升机械设备中主要承载件，对其尺寸精度和力学性能都有一定的要求。特别是对于图1中所展示的一种应用于石油钻采行业中水龙头设备上的中大型提升箱体零件，还对提环端轴孔结构及附近区域的铸造质量有更严格的要求，材质方面也要保证足够的韧性和强度。该提升箱体最大壁厚 187mm，最小壁厚30mm，箱体桶身主要壁厚45mm，单件净重1130kg。挂钩端存在两处明显热节和箱体提环端后侧凸台从中央到外侧边缘存在热节。该种铸件壁厚变化明显，热节多而分散，因此在保证铸件质量的前提下如何简化工艺和降低成本成为了铸造工艺设计时的关键。
[0003]现有的铸钢提升箱体铸造工艺方案中一般采用平做平浇的总体设计思路，即将铸件的轴线横放进行浇注并以铸件的最大截面分型进行造型。这样虽侧重于造型的简易型和降低生产成本，但最明显的将会直接导致铸件重要结构提环轴孔处的无损检测不达标、桶身铸造质量不均匀等问题，使得铸件的次品率偏高；其次，平做平浇工艺方案中常采用的中注式浇注系统将会对型腔内型芯造成的冲击，有可能引起冲砂、卷气等铸造缺陷；最后，补缩系统设计复杂，需要在桶身一侧设置多个冒口对热节进行分散补缩，铸件的整体顺序凝固无法实现，并且由于加工面大和补贴多造成铸件的加工复杂，导致铸造生产效率降低。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术的目的是提供一种兼顾铸件质量和铸造工艺简便性的平做竖浇工艺，用于避免提升箱体铸件的合理浇注位置和最优分型面方向不一致的矛盾，解决现有技术中铸件易出现缺陷、力学性能差、加工复杂和合格率低的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：
[0006]提供了一种提升箱体的铸造工艺，所述提升箱体包括提环端桶身、桶顶法兰、提环及挂钩，提升箱体的铸造工艺包括以下步骤：
[0007]步骤1、铸造方法及铸造工艺参数：
[0008](1)原材料的选择：采用低合金铸钢；
[0009](2)铸造生产方法：采用砂型铸造，铸钢材料的铸造浇注温度通常高于 1500℃，对于中大型的提升箱体在单件小批量生产的前提下，选择树脂自硬砂的砂型铸造生产具有成本低、工艺简洁、铸造质量良好的特点；
[0010](3)选择造型及造芯材料：采用碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂进行造型和造芯，呋喃树脂砂工艺最成熟，铸件的尺寸精度高、表面光洁、内在质量好；酚醛树脂砂在浇注初期具有热塑性，可减少铸钢件的热裂倾向，尺寸稳定性好；
[0011](4)涂料的选择：采用刚玉粉涂料或锆英粉涂料，刚玉粉涂料高温化学惰性高，抗
酸碱性强；锆英粉涂料耐火度高，热膨胀系数低，热导率和蓄热系数高；均可改善铸件的表面质量并且提高了铸件的档次，所述的刚玉粉或锆英粉细度小于320目，涂料施工后对砂型和砂芯进行干燥处理；
[0012]步骤2、设置浇注位置及分型面：
[0013]浇注位置应保证铸件的质量和力学性能达到所需的要求，分型面应使造型、制芯和清理方便；所述的浇注位置和分型面设置时应忽略铸件上的不铸出孔和槽结构；
[0014]步骤3、砂芯的制作
[0015](1)砂芯的形状设计：采用一个整体大砂芯对所述的提环端桶身内部结构进行成型；提环轴孔和挂钩结构分别采用独立小砂芯进行成型；
[0016](2)芯头结构设计：平做竖浇工艺中的芯头结构上需要设置芯头斜度、芯座间隙以及工艺缺口，方便准确下芯的同时也可保证在竖直浇注翻箱时砂芯稳固不移位；
[0017](3)砂芯的排气：采用蜡绳布置在砂芯中形成排气通道；
[0018](4)芯骨的设计：采用型钢连接骨齿制作出整体大砂芯的可拆卸式芯骨；
[0019]步骤4、浇注系统与补缩系统的建立：
[0020](1)浇注系统的类型：采用开放式浇注系统，包括浇口杯、直浇道及内浇道，内浇道可设置在提环端底部形成底注式浇注通道；或者内浇道分别在铸件底部和中部设置两层，形成阶梯式浇注通道；直浇道和浇口杯设置在分型面上便于造型；所述的浇注系统均采用耐火管预制件连接而成；
[0021](2)补缩系统的设计：采用顶冒口对挂钩端进行补缩，采用两个单独暗侧冒口对提环轴孔结构进行补缩，冒口的形式可以是普通冒口、发热冒口或保温冒口，冒口下设置补贴以提高冒口的补缩效率；
[0022](3)冷铁的设计：采用铸钢材质外冷铁对提环端桶身上与提环根部的热节进行激冷，延长冒口的补缩距离，达到铸件自下(提环端)至上(挂钩端)顺序凝固的目的；
[0023]步骤5、水平合箱：
[0024]放置预先制备好的砂芯至下砂箱中，清理后合上上砂箱并采用销钉定位和螺栓进行紧固；
[0025]步骤6、原材料熔炼与竖直浇注：
[0026](1)熔炼精炼方法及工艺：选择碱性电弧炉氧化法+LF钢包精炼+VD/VOD 真空精炼法进行原材料的熔炼和精炼；
[0027](2)竖直浇注：浇注前将水平造型合箱好的砂箱沿提环端翻转90
°
竖直放置，放置挡块固定后进行竖直浇注，整个浇注过程中不断流；
[0028]步骤7、铸件的清理与后处理：
[0029](1)铸件的落砂清理：铸造充型后超过48小时落砂，初检后利用铸件余热割浇道和冒口，缺陷处进行热焊补，之后进行表面清理与打磨；
[0030](2)磁粉探伤：对提升箱体上提环轴孔区域按ASTM E 709用湿荧光磁粉进行检测，以ASTM E 125作为评定磁粉检测显示的标准；
[0031](3)超声探伤：符合“GB7233.1
‑
2009铸钢件超声检测标准”的3级要求；
[0032](4)热处理：采用正火+调质处理的热处理制度。
[0033]进一步的，所述低合金铸钢中各化学元素的质量分数为：C：0.20％～0.30％， Cr：
0.40％～0.80％，Ni：0.40％～0.65％，Mo：0.25％～0.35％，Si：0.20％～0.70％， Mn：0.60％～1.00％，S：≤0.025％，P：≤0.025％，其余Fe补足。
[0034]进一步的，步骤1中，所述碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂中，粘合剂的质量添加量为树脂自硬砂的1.0％～1.8％，固化剂的质量添加量为树脂自硬砂的30％～50％。
[0035]进一步的，分型面为通过桶身轴线与提环轴线上的铸件最大截面；浇注位置为铸件提环端在下、挂钩端在上，构成了所述的提升箱体铸件的平做立浇铸造工艺。
[0036]进一步的，步骤3中，所述蜡绳的直径为6
‑
20mm。
[0037]进一步的，步骤4中，开放式浇注系统组元截面积ΣA
包
:ΣA
直
:ΣA
横
:ΣA
内
＝(1.0～2):(1.8～2):(2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升箱体的铸造工艺，其特征在于，所述提升箱体包括提环端桶身、桶顶法兰、提环及挂钩，提升箱体的铸造工艺包括以下步骤：步骤1、铸造方法及铸造工艺参数：(1)原材料的选择：采用低合金铸钢；(2)铸造生产方法：采用砂型铸造，选择树脂自硬砂的砂型铸造；(3)选择造型及造芯材料：采用碱性酚醛树脂自硬砂或呋喃树脂自硬砂进行造型和造芯；(4)涂料的选择：采用刚玉粉涂料或锆英粉涂料，所述的刚玉粉或锆英粉细度小于320目，涂料施工后对砂型和砂芯进行干燥处理；步骤2、设置浇注位置及分型面：浇注位置应保证铸件的质量和力学性能达到所需的要求，分型面应使造型、制芯和清理方便；所述的浇注位置和分型面设置时应忽略铸件上的不铸出孔和槽结构；步骤3、砂芯的制作：(1)砂芯的形状设计：采用一个整体大砂芯对所述的提环端桶身内部结构进行成型；提环轴孔和挂钩结构分别采用独立小砂芯进行成型；(2)芯头结构设计：平做竖浇工艺中的芯头结构上需要设置芯头斜度、芯座间隙以及工艺缺口，方便准确下芯的同时也可保证在竖直浇注翻箱时砂芯稳固不移位；(3)砂芯的排气：采用蜡绳布置在砂芯中形成排气通道；(4)芯骨的设计：采用型钢连接骨齿制作出整体大砂芯的可拆卸式芯骨；步骤4、浇注系统与补缩系统的建立：(1)浇注系统的类型：采用开放式浇注系统，包括浇口杯、直浇道及内浇道，内浇道可设置在提环端底部形成底注式浇注通道；或者内浇道分别在铸件底部和中部设置两层，形成阶梯式浇注通道；直浇道和浇口杯设置在分型面上便于造型；所述的浇注系统均采用耐火管预制件连接而成；(2)补缩系统的设计：采用顶冒口对挂钩端进行补缩，采用两个单独暗侧冒口对提环轴孔结构进行补缩，冒口的形式可以是普通冒口、发热冒口或保温冒口，冒口下设置补贴以提高冒口的补缩效率；(3)冷铁的设计：采用铸钢材质外冷铁对提环端桶身上与提环根部的热节进行激冷，延长冒口的补缩距离，达到铸件自下至上顺序凝固的目的；步骤5、水平合箱：放置预先制备好的砂芯至下砂箱中，清理后合上上砂箱并采用销钉定位和螺栓进行紧固；步骤6、原材料熔炼与竖直浇注：(1)熔炼精炼方法及工艺：选择碱性电弧炉氧化法+LF钢包精炼+VD/VOD真空精炼法进行原材料的熔炼和精炼；(2)竖直浇注：浇注前将水平造型合箱好的砂箱沿提环端翻转90
°
竖直放置，放置挡块固定后进行竖直浇注，整个浇注过程中不断流；步骤7、铸件的清理与后处理：(1)铸件的落砂清理：铸造充型后超过48小时落砂，初检后利用铸件余热割浇道和冒
口，缺陷处进行热焊补，之后进行表面清理与打磨；(2)磁粉探伤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：高远飞，司朝霞，卢鑫慧，吕晓卉，张佳琦，王涛，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：