一種采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝的制作方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及高強(qiáng)度采煤機(jī)搖臂鑄件的鑄造工藝，屬于鑄件制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003] 搖臂殼體是采煤機(jī)的主要零件，其作用是將電機(jī)動(dòng)力經(jīng)過齒輪變速箱傳遞到行星 頭上安裝的切割機(jī)頭，從而進(jìn)行切割煤作業(yè)。由于煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜煤層中經(jīng)常夾雜著石 頭等硬物，因此搖臂殼體需要承受不定的超負(fù)荷沖擊力、扭曲力、和切變力，而且切割下來 的煤塊砸在搖臂上也容易造成搖臂的沖擊和磨損，工作環(huán)境十分惡劣，因而對(duì)于采煤機(jī)的 搖臂在強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊功等性能方面有著極高的要求。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)搖臂 殼體的鑄造工藝主要分兩種:水平方向分型和側(cè)立方向分型。其中，水平分型一般在鑄件的 中部為分型面，其缺點(diǎn)明顯，電機(jī)筒泥芯不易固定，行星頭下段易產(chǎn)生縮孔、疏松缺陷和裂 紋。側(cè)立方向分型的優(yōu)點(diǎn)是水道部分可以鑄出，減少了機(jī)加工的工作量，但是由于齒輪腔的 中空結(jié)構(gòu)對(duì)鑄件下部補(bǔ)縮不利，尤其是電機(jī)筒與齒輪腔之間壁厚較大，從鑄造方向看齒輪 腔兩側(cè)由于水道凹下20mm以上，造成側(cè)壁較薄，阻隔斷上面冒口對(duì)下層鑄型的補(bǔ)縮通道，經(jīng) 常出現(xiàn)縮孔縮松等現(xiàn)象，造成打壓漏水，影響產(chǎn)品的性能以及使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝。本發(fā)明可以有效保證鑄件 的順序凝固，徹底解決了鑄件的疏松問題，使加工成型的鑄件內(nèi)部致密，結(jié)構(gòu)更加合理，性 能更好。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案:一種采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝，所述的采煤機(jī)搖臂包括搖臂本 體，搖臂本體下方設(shè)有電機(jī)筒，搖臂本體上設(shè)有間隔設(shè)置的軸腔和齒輪腔，搖臂本體的外側(cè) 設(shè)有水道，其特征在于，該工藝采用分型面在搖臂本體上方的立鑄工藝;在所述電機(jī)筒側(cè)邊 的二軸位置設(shè)置有冒口，鑄實(shí)冒口下方的齒輪腔，再在齒輪腔泥芯中間做出補(bǔ)縮通道，使二 軸位置的熱節(jié)能及時(shí)補(bǔ)縮;待鑄件澆鑄、冷卻后，在該齒輪腔一側(cè)開口，切割修整齒輪腔，最 后采用焊堵工藝進(jìn)行封口，并將冒口去除即得成品。
[0006] 上述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，在搖臂本體的三軸位置至六軸位置的中間部 位，設(shè)置外冷鐵，制造末端區(qū)，以形成順序凝固條件。
[0007] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，所述的外冷鐵高度為搖臂本體下壁厚的1.5倍 以上，敷砂1 〇mm，間隔30_50mm。
[0008] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，所述的搖臂本體的收縮率長(zhǎng)向取1.7%，所述的 搖臂本體的收縮率其它方向取2%。
[0009] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，在搖臂本體的五軸位置的兩側(cè)增加補(bǔ)貼至下 壁，補(bǔ)貼部分將相應(yīng)位置的水道槽鑄實(shí)，使鑄件上、下部分連通，保證鑄件的順序凝固；在后 續(xù)加工時(shí)，再將水道槽加工成型。
[0010] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，該搖臂本體的材料按質(zhì)量百分比由以下組分組 成：0·2%-0·3%C、0·2%-0·6%Si、0·5%-1·0%Μη、$ 0·015%S、$ 0·015%P、0·4%-1·3%Cr、0·8%-1 · 2%Ni、0 · 2%-0 · 4%M〇、0 · 01%-0 · 03%RE、SO · 08%V、0 · 01%-0 · 07%A1、0 · 08%-0 · 15%Ti，其余為 Fe，合計(jì) 100%。
[0011] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，該搖臂本體的材料按質(zhì)量百分比由以下組分組 成：0 · 24%C、0 · 3%Si、0 · 6%Mn、1 · 3%Cr、0 · 8%Ni、0 · 4%Mo、0 · 02%RE、0 · 04%A1、0 · l%Ti，其余為Fe， 合計(jì)100%。
[0012] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，所述的搖臂本體的性能參數(shù)為：抗拉強(qiáng)度2 285Mpa，屈服強(qiáng)度2 495Mpa，延伸率2 14%，斷面收縮率2 30%，沖擊功2 35J。
[0013] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，所述的搖臂本體的性能參數(shù)為：抗拉強(qiáng)度2 830Mpa，屈服強(qiáng)度2 650 Mpa，延伸率2 14%，斷面收縮率2 30%，沖擊功2 40了。
[0014] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，所述的搖臂本體的性能參數(shù)為：抗拉強(qiáng)度 938Mpa，屈服強(qiáng)度838 Mpa，延伸率18%，斷面收縮率51%，沖擊功141J。
[0015] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，還包括熱處理工藝，該熱處理工藝依次包括以 下步驟； a、 首次正火:是先在7-9小時(shí)內(nèi)加溫至930-970°C，并保溫5-8小時(shí)，空冷至常溫； b、 二次正火:再在6-8小時(shí)內(nèi)加溫至910-950°C，并保溫5-8小時(shí)，風(fēng)冷至常溫； c、 淬火:在6-8小時(shí)內(nèi)加溫至880-920°C，并保溫4-6小時(shí)，再水冷至常溫； d、 回火:在7-9小時(shí)內(nèi)加溫至580-620°C，并保溫6-12小時(shí)，再水冷至常溫。
[0016] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，該熱處理工藝依次包括以下步驟； a、 首次正火:是先在8小時(shí)內(nèi)加溫至950°C，并保溫7小時(shí)，空冷至常溫； b、 二次正火:再在7小時(shí)內(nèi)加溫至930°C，并保溫6小時(shí)，風(fēng)冷至常溫； c、 淬火:在7小時(shí)內(nèi)加溫至900°C，并保溫4小時(shí)，再水冷至常溫； d、 回火:在8小時(shí)內(nèi)加溫至600°C，并保溫10小時(shí)，再水冷至常溫。
[0017] 前述的采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝中，所述的風(fēng)冷是指在半小時(shí)內(nèi)冷卻至500°C以下。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： (1)搖臂本體的二軸位置下部熱節(jié)是縮孔重點(diǎn)區(qū)域，經(jīng)常在電機(jī)筒根部位置產(chǎn)生嚴(yán)重 縮裂，本發(fā)明在搖臂的電機(jī)筒側(cè)邊的二軸軸腔上方設(shè)置有冒口，使得冒口中存貯的液態(tài)金 屬，在鑄造時(shí)對(duì)搖臂補(bǔ)給金屬，從而防止縮孔、縮松。同時(shí)，本發(fā)明鑄實(shí)了冒口下方的二軸齒 輪腔，再在齒輪腔泥芯中間做出補(bǔ)縮通道，使二軸位置的熱節(jié)能及時(shí)補(bǔ)縮，冒口中的金屬液 可以有效地補(bǔ)給至搖臂各處，保證鑄件的順序凝固，徹底解決了中間幅板的疏松問題，加工 成型的鑄件內(nèi)部致密，結(jié)構(gòu)更加合理，性能更好。
[0019] (2)本發(fā)明在搖臂的五軸位置設(shè)置外冷鐵，且外冷鐵的下部將相應(yīng)位置的水道鑄 實(shí)，使鑄件上、下部分連通，保證鑄件的順序凝固。
[0020] (3)本發(fā)明在搖臂三軸位置至六軸位置的設(shè)置外冷鐵，制造末端區(qū)，來保障冒口中 金屬液對(duì)鑄件的有效補(bǔ)縮，以形成順序凝固條件。
[0021 ] (4)本發(fā)明對(duì)搖臂的材質(zhì)作了改進(jìn)，加入了適當(dāng)?shù)??'1、0、附、]/[0、￥、1';[等元素，大大 地提高了產(chǎn)品的性能和使用壽命，經(jīng)申請(qǐng)人試驗(yàn)采用新材質(zhì)后本發(fā)明的抗拉強(qiáng)度大于 830MPa，屈服強(qiáng)度大于650 MPa，延伸率大于14%，斷面收縮率大于30%，沖擊功大于40J。進(jìn)一 步地，申請(qǐng)人還對(duì)搖臂新材質(zhì)的熱處理工藝作了進(jìn)一步優(yōu)選，申請(qǐng)人還對(duì)熱處理工序作了 改進(jìn)，改進(jìn)后的熱處理工藝進(jìn)一步地提高了產(chǎn)品性能，其中抗拉強(qiáng)度可達(dá)到938MPa、屈服強(qiáng) 度可達(dá)到838 MPa、延伸率可達(dá)到14%，斷面收縮率可達(dá)到30%，沖擊功可達(dá)到141J，而且本發(fā) 明還細(xì)化了晶粒，使得晶粒度達(dá)到10級(jí)，在提高強(qiáng)度的同時(shí)，進(jìn)一步地提高了產(chǎn)品的韌性。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的主視圖； 圖3是本發(fā)明的俯視圖； 圖4是本發(fā)明的剖視圖； 圖5是實(shí)施例5中首次正火的熱處理示意圖； 圖6是實(shí)施例5中二次正火的熱處理示意圖； 圖7是實(shí)施例5中淬火的熱處理示意圖； 圖8是實(shí)施例5中回火的熱處理不意圖； 圖9是實(shí)施例6中首次正火的熱處理示意圖； 圖10是實(shí)施例6中二次正火的熱處理示意圖； 圖11是實(shí)施例6中淬火的熱處理示意圖； 圖12是實(shí)施例6中回火的熱處理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1: 一種采煤機(jī)搖臂的鑄造工藝，如附圖1-4所示，所述的采煤機(jī)搖臂包括搖 臂本體1，搖臂本體1下方設(shè)有電機(jī)筒2,搖臂本體1上設(shè)有間隔設(shè)置齒輪腔4,搖臂本體從右 至左依次設(shè)有一軸位置1-1的電機(jī)軸，二軸位置1-2、三軸位置1-3、四軸位置1-4、五軸位置 1-5和六軸位置1-6的齒輪腔3;搖臂本體1的外側(cè)開設(shè)有凹下20mm的水道5。該工藝采用分型 面在搖臂本體上方的立鑄工藝;在所述的電機(jī)筒2側(cè)邊的二軸位置的齒輪腔上方設(shè)置有圓 柱體狀冒口 6,鑄實(shí)冒口 6下方的齒輪腔，再在齒輪腔泥芯中間做出補(bǔ)縮通道，使二軸位置的 熱節(jié)能及時(shí)補(bǔ)縮，如附圖4所示，冒口下方的齒輪腔被鑄實(shí)，并在齒輪腔泥芯中間做出補(bǔ)縮 通道，使下面熱節(jié)能及時(shí)補(bǔ)縮。待鑄件澆鑄、冷卻后，在該齒輪腔一側(cè)開口 7,利用44開口切 割修整齒輪腔內(nèi)腔，最后采用等壁厚鋼板的焊堵工藝進(jìn)行封口，并將冒口6去除即得成品。 在搖臂本體的三軸位置至六軸位置的中間部位，設(shè)置外冷鐵8,制造末端區(qū)，以形成順序凝 固條件。冷鐵高度為下壁厚1.5倍以上，敷砂10mm，間隔30-50mm，圖示工藝模擬，表示超聲波 檢測(cè)報(bào)告或數(shù)據(jù)報(bào)告。本工藝鑄件收縮率長(zhǎng)向（平行為分型線長(zhǎng)尺寸方向）取1.7%。由于調(diào) 質(zhì)過程中速冷定型特性，鑄