一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺。所述工艺浇注工序中，升液压力为0.01～0.05MPa，升液时间为15～35s。本发明通过合理选择和控制工艺参数，铸件补缩良好，铸件成形性好，能够形成轮廓清晰、表面光洁的齿轮箱铸件。铸件组织致密、机械性能高、气密性和耐压性能好。
【专利说明】一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及齿轮箱的制作【技术领域】，尤其涉及一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺。
【背景技术】
[0002]铝合金由于其比重轻、比强度高、耐蚀性好，在汽车、火车、船舶、航空和航天等领域得到了广泛应用。高速列车齿轮箱体采用铸造铝合金，可减轻列车簧下质量，减少列车对铁轨的磨耗和损伤，提高列车的运行，一些发达国家(如日本、法国、德国)经多年的研究，已先后在高速列车上采用了铸造高强度铝合金齿轮箱体。
[0003]低压铸造工艺的基本原理是:在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01?0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力，熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管(升液管)上升，被压进与炉子连接着的上方的模具内。熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填，保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移，浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。最后当铸件冷却至固相温度以下便可从模具中取出产品。
[0004]列车齿轮箱由上箱体和下箱体组合构成，箱体壁厚差异大，热节分散，另外箱体内腔还分布有油槽、油钩、挡油板，结构十分复杂。
[0005]齿轮箱体作为高速列车的关键部件，在列车高速运行时，承受着非常复杂的交变应力，为保证列车运行的安全性和可靠性，其关键部位必须进行X射线探伤，确保箱体不存在影响行车安全的缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，所采用的材料必须具有足够的强度、刚度、塑性及优良的疲劳性能。
[0006]现有技术一般采用砂型重力铸造齿轮箱体，但箱体质量不十分理想。低压铸造与一般重力铸造相比有如下优点:
[0007]( I)低压铸造时金属液自下而上从底部注入型腔，充型平稳；并且充型速度可得到有效控制，可以减少或避免金属液产生翻腾、冲击和飞溅，减少二次氧化，提高铸件质量；
[0008](2)金属液在压力下充型，流动性增加，铸件成形性好，有利于形成轮廓清晰、表面光洁的铸件，对于大型薄壁铸件的成形更为有利；
[0009](3)铸件在低压下充型，又在较高的压力下凝固结晶，铸件组织致密、机械性能高、气密性和耐压性能好。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于针对现有技术的问题，提出一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺。
[0011]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0012]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺浇注工序中，升液压力为0.01?0.05MPa，升液时间为15?35s。
[0013]本发明所述的升液压力可选择0.011?0.049MPa,0.015?0.042MPa,0.02?0.04MPa，0.024 ?0.038MPa,0.027 ?0.033MPa,0.03MPa 等。
[0014]所述的升液时间为15.01 ?34.8s, 16 ?32s, 17.6 ?30.7s, 18.6 ?28s, 20.5 ?26.6s, 22 ?25s, 23.7 ?24.8s 等。
[0015]按照本发明所述的升液压力和时间，升液管内铝液的上升速度保持在50mm/s左右，可以保证铝液上升时能够顺利排气、撇渣，不会造成铝液在浇口处产生喷射，也不会导致铝液温度明显降低，对保证箱体质量有利。
[0016]进一步地，本发明所述升液压力为0.02?0.03MPa，升液时间为20?25s。
[0017]在本发明中，所述工艺浇注工序中，充型压力为0.04?0.08MPa，例如可选择0.041 ?0.079MPa, 0.047 ?0.073MPa, 0.055 ?0.07MPa, 0.06 ?0.068MPa, 0.064MPa 等，优选0.05?0.07MPa,进一步优选0.06MPa。
[0018]在确定充型时间时应注意防止铸件产生气孔、冷隔等缺陷，并保证铸件自上而下顺序凝固。本发明所述的充型时间为15?30s，例如可选择15.01?29.9s，15.5?26.7s，16.8 ?25s, 17.5 ?24.2s, 18 ?22s, 19.3s 等，进一步优选 22 ?29s，最优选 25s。
[0019]保压压力在很大程度上决定了铸件的致密度。正常情况下，保压压力越大，补缩效果越好，铸件越致密。但由于受铸型及设备条件等因素的限制，保压压力不能太高。在本发明中，所述工艺浇注工序中，保压压力为0.03?0.09MPa，例如可选择0.031?0.089MPa,0.037 ?0.08MPa, 0.043 ?0.077MPa, 0.05 ?0.07MPa, 0.056 ?0.062MPa, 0.059MPa 等，优选0.05?0.08MPa，进一步优选0.065MPa。在这样的压力下既能保证箱体的致密度，又能保证箱体不至于产生过分的机械粘砂，保证箱体的表面质量。
[0020]进一步地，保压时间为2?8s，例如可选择2.02?7.96s, 2.4?7.5s, 2.82?7.34s, 2.99 ?7.0ls, 3.4 ?6.2s, 3.78 ?5.7s，4 ?5.3s,4.3 ?5s,4.7s 等，进一步优选4?7s，最优选5s。保压时间的确定必须既要保证铸件补缩良好，又要保证升液管出口处不“冻住”。
[0021]在本发明中，所述工艺采用树脂砂型。树脂砂作为砂型的一种，操作灵活方便，尺寸精度高，具有较高的强度，可以承受较高的压力，这些对提高铸件的内外质量都十分有利。由于低压铸造所采用的浇注方式和凝固顺序不同于普通的砂型铸造，因此在进行工艺设计时，为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件，应考虑使铸件远离浇口的部位先凝固，让浇口最后凝固，使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩，实现顺序凝固。
[0022]由于铸件尺寸大，为避免因铝液在型内流动距离过长而产生冷隔缺陷，同对也为了加强对铸件的补缩，采用分散的内浇道；对于尺寸较大的轴承部位使用冷铁，造成铸件以顺序凝固的方式进行凝固:在充型过程中可能因铝液汇合而产生气孔和冷隔缺陷的部位设置溢流冒口:为防止低压浇注过程中产生憋气，在铸型上部的分型面上开设多道出气孔。
[0023]在铝合金的熔炼过程中，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料。
[0024]铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气。
[0025]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0026]( I)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气；
[0027](2)在0.01?0.05MPa压力下升液，升液时间为15?35s ；
[0028](3)在0.04?0.08MPa压力下充型，充型时间为15?30s ；
[0029](4)结壳；
[0030](5)在0.03?0.09MPa压力下保压2?8s，使物料结晶凝固；
[0031](6)卸压,取出齿轮箱铸件。
[0032]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0033]本发明通过合理选择和控制工艺参数，铸件补缩良好，铸件成形性好，能够形成轮廓清晰、表面光洁的齿轮箱铸件。铸件组织致密、机械性能高、气密性和耐压性能好。
[0034]本发明既能保证箱体的致密度，又能保证箱体不至于产生过分的机械粘砂，保证箱体的表面质量。
[0035]下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0036]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下:
[0037]实施例1
[0038]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0039]( I)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气；
[0040](2)在0.05MPa压力下升液，升液时间为35s ；
[0041](3)在0.08MPa压力下充型，充型时间为15s ；
[0042](4)结壳；
[0043](5)在0.09MPa压力下保压2s，使物料结晶凝固；
[0044](6)卸压,取出齿轮箱铸件。
[0045]实施例2
[0046]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0047]( I)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气；
[0048](2)在0.0lMPa压力下升液，升液时间为15s ；
[0049](3)在0.04MPa压力下充型，充型时间为30s ；
[0050](4)结壳；
[0051](5)在0.03MPa压力下保压8s，使物料结晶凝固；
[0052](6)卸压,取出齿轮箱铸件。
[0053]实施例3
[0054]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0055]( I)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气；
[0056](2)在0.02MPa压力下升液，升液时间为25s ；
[0057](3)在0.07MPa压力下充型，充型时间为22s ；
[0058](4)结壳；
[0059](5)在0.08MPa压力下保压4s，使物料结晶凝固；
[0060](6 )卸压，取出齿轮箱铸件。
[0061]实施例4
[0062]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0063]( I)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气；
[0064](2)在0.03MPa压力下升液，升液时间为20s ；
[0065](3)在0.05MPa压力下充型，充型时间为29s ；
[0066](4)结壳；
[0067](5)在0.05MPa压力下保压7s，使物料结晶凝固；
[0068](6)卸压,取出齿轮箱铸件。
[0069]实施例5
[0070]一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，所述工艺条件经优化包括以下步骤:
[0071](I)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气；
[0072](2)在0.03MPa压力下升液，升液时间为23s ；
[0073](3)在0.06MPa压力下充型，充型时间为25s ；
[0074](4)结壳；
[0075](5)在0.065MPa压力下保压5s，使物料结晶凝固；
[0076](6)卸压,取出齿轮箱铸件。
[0077]将本发明所述的实施例1?5得到的齿轮箱铸件指定部位经X射线检查，铸件质量等级能够达到ASTME155标准规定的C级或以上，能够满足设计要求。齿轮箱铸件经48小时煤油浸渗未发现渗漏。铸件晶粒度达到6?7级、针孔度达到I级，高于一般砂型重力铸造。齿轮箱体内腔油槽、油钩成形清晰，完全满足润滑需要，箱体表面质量良好。齿轮箱铸件附铸试样经T6热处理后的机械性能，生产的齿轮箱体材料性能达到了设计要求，满足列车的需要。
[0078] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺步骤，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺骤才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添力口、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种列车铝合金齿轮箱的低压铸造工艺，其特征在于，所述工艺浇注工序中，升液压力为0.0l?0.05MPa，升液时间为15?35s。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述升液压力为0.02?0.03MPa，升液时间为20?25s。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述工艺浇注工序中，充型压力为0.04 ?0.08MPa,优选 0.05 ?0.07MPa,进一步优选 0.06MPa ； 优选地，充型时间为15?30s，进一步优选22?29s，最优选25s。
4.如权利要求1-3之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺浇注工序中，保压压力为0.03 ?0.09MPa,优选 0.05 ?0.08MPa,进一步优选 0.065MPa ； 优选地，保压时间为2?8s，进一步优选4?7s，最优选5s。
5.如权利要求1-4之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺采用树脂砂型。
6.如权利要求1-5之一所述的工艺，其特征在于，在铝合金的熔炼过程中，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气。
8.如权利要求1-7之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤: (1)将铝合金原料放入熔炼设备中进行熔炼，在熔炼时，先加入熔点低的原料，再加入熔点高的原料；铝合金原料熔化后，利用氮气进行精炼除气； (2)在0.01?0.05MPa压力下升液，升液时间为15?35s ； (3)在0.04?0.08MPa压力下充型，充型时间为15?30s ； (4)结壳； (5)在0.03?0.09MPa压力下保压2?8s，使物料结晶凝固； (6)卸压，取出齿轮箱铸件。
【文档编号】B22D18/04GK104275468SQ201310294801
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】李飞 申请人:无锡成博科技发展有限公司