[发明专利]一种球墨铸铁行星架的铸造工艺

说明书

一、技术领域

本发明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、背景技术

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100mm，而其本体要求硬度为HB225-305，且硬度均匀性要求为±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、发明内容

技术问题：

本发明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：本发明的技术解决方案为：

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，在行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φ10毫米。所述的浇注工序中，浇注温度控制在1350℃～1360℃，浇注工序完成后，检测铸型内铸件温度，控制在850～880℃进行开箱，空冷至520～540℃，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：

本发明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，此改进使内浇道分散，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。

作为本发明的一种改进，在造型工序中，本发明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纹，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。

作为本发明的一种改进，熔炼铁液工序中，本发明在铁液中加入了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；同时发明人由于考虑到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。