[发明专利]一种机器人机械手臂铸件的铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸造方法，特别是一种工业用机器人机械手臂铸件的铸造方法。

背景技术

机械手臂是汽车行业生产用机器人的关键零部件，该零部件需要在承受一定的重力和弯矩载荷的前提下完成高精度的位移要求，以符合汽车行业高标准的作业稳定性，因此该零部件需要同时具备较高的强度和抗变形能力。针对上述要求，该零部件结构上采用薄壁(主体壁厚7mm)方管型设计，选用球墨铸铁QT450-10牌号，在尽量减轻自重的同时保证零件具有较高的强度和韧性。铸件的机械性能要满足抗拉强度≥450Mpa、屈服强度≥310Mpa，延伸率≥10％，本体硬度160～210HBS。且不允许铸件各部位有任何铸造缺陷存在。该产品的技术指标特点为：

该机械手臂设计壁厚7mm，最薄处仅6mm，个别凸台较厚，要求壁厚准确。化学成分中对锰含量有着较高的要求，达到Mn≤0.4％。该部件属机器人外观件，因此要求该铸件有良好的表面质量；手臂内腔须安装一定的电控装置，故对内腔表面也有着十分高的要求，不允许有毛刺、皱皮等缺陷的存在。因此如何满足上述技术要求，成为成功铸造该机械手臂的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人机械手臂铸件的铸造方法，以使生产出的机器人机械手臂铸件能够满足上述技术要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种机器人机械手臂铸件的铸造方法，其步骤包括，混砂、造型、制芯、合型、炉料熔炼、出铁球化和孕育处理、浇注、冷却、开箱、铸件清理产品质量检验；其中，所述炉料熔炼步骤包括炉料配置及熔炼，炉料配置的重量百分比为：生铁20～40％、回炉料20～50％、废钢10～60％；中频感应电炉熔炼，熔炼温度1440～1580℃；所述的出铁球化孕育处理步骤包括出铁球化处理和硅铁孕育剂两次孕育两个工序；所述的浇注步骤中，浇注温度控制在1380℃～1460℃，采用两侧分散式浇注工艺，铁液从直浇道进入后同时流入两侧的横浇道，再由两侧横浇道经过多个内浇道进入型腔，均衡及提高了铁液的充型温度，并缩短了充型时间，从而保证了产品质量。

本发明所述的出铁球化孕育处理工序包括出铁球化处理和硅铁孕育剂两次孕育两个环节。所述的孕育剂两次孕育即一次出铁球化后加入铁液总重量0.2～0.5％的硅铁孕育剂，随后搅拌扒渣并补加铁液，并进行第二次孕育，将0.2～0.5％的硅铁孕育剂加到包面并进行搅拌扒渣。所用硅铁孕育剂的粒度为3～25mm，硅铁孕育剂的化学成分为Si 72～75％、Al 0.4～1.5％、Ca 0.4～1.0％及Fe余量。

所述的浇注步骤中，铁液经过球化剂孕育处理后，要保证铁液的浇注温度在1380～1460℃。

进一步，所述的浇注步骤中，采用两侧分散式浇注工艺，铁液从直浇道进入后同时流入3个横浇道，再由两侧横浇道经7个内浇道进入型腔。

所述的浇注步骤中，采用陶瓷管将铁液引导到铸型的另一侧的第三横浇道。

所述加入的球化剂量为熔炼出铁量的1.0～2.5％，球化剂的化学成分重量百分比为：Mg 5.0～7.5％、RE 1.0～4.0％、Si 35～48％、Ca 1.0～3.0％及Fe余量，所述球化剂的粒度为3～25mm。

所述的孕育剂两次孕育所加入的孕育剂量均为出铁液总重量的0.2～0.5％。所用硅铁孕育剂化学成分重量百分比为：Si 72～75％、Ca 0.4～1.0％、Al 0.4～1.5％及Fe余量，硅铁孕育剂的粒度为3～25mm。

浇注过程中采用硫氧孕育剂进行随流孕育，所用硫氧孕育剂的粒度为0.1～1.0mm，硫氧孕育剂的化学成分重量百分比为Si 70～76％、Al 0.75～1.25％、Ca 0.75～1.25％、Ce 1.5～2.0％、S 0.5～0.8％、O 0.3～0.5％及Fe余量，加入量占铁液总量的百分比为0.05～0.2％。

最后铸件产品的化学成分重量百分比为：C 3.0～3.8％、Si 2.0～3.2％、Mn≤0.4％、P≤0.07％、S≤0.03％、Mg 0.02～0.08％及Fe余量，铸件产品的金相组织为球化率＞80％，铁素体60～85％，碳化物＜0.3％。

另外，本发明工艺中，在铸件两端较厚位置设置明冒口进行补缩。

又，在浇口杯下的过滤器内放置泡沫陶瓷过滤片。

在铸件的厚大部位放置冷铁激冷。

再有，本发明在造型步骤中的上涂料工序中采用流涂工艺，即涂料流过型腔表面的形式上涂料。