飞轮壳加工工艺
阅读说明：本技术 飞轮壳加工工艺 (Flywheel housing processing technology ) 是由 杜智勇 杨靖康 钟向明 张志斌 王雪强 杨普 于 2021-01-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及飞轮壳加工工艺,其包括如下步骤：制备用于飞轮壳内壁成型的砂芯,采用特定喷涂剂喷涂砂芯形成砂芯喷涂体,采用设有单层环形浇道、非对称三向横流道的浇铸模具浇铸铝水形成飞轮壳毛坯,热处理,抛丸,机加工,即得。采用该飞轮壳加工工艺制备获得的飞轮壳的良品率达95％以上。(The invention relates to a flywheel housing processing technology, which comprises the following steps: preparing a sand core for forming the inner wall of the flywheel shell, spraying the sand core with a specific spraying agent to form a sand core spraying body, casting aluminum water by using a casting die provided with a single-layer annular runner and an asymmetric three-way transverse runner to form a flywheel shell blank, and carrying out heat treatment, shot blasting and machining to obtain the flywheel shell blank. The yield of the flywheel housing prepared by the flywheel housing processing technology reaches more than 95%.)
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种飞轮壳加工工艺。
背景技术
飞轮壳是发动机的重要基础结构件，用于连接发动机与变速器，承担发动机及变速器的部分重量，保护离合器和飞轮，而且还是发动机的支承部件，其加工质量直接影响发动机的性能。
结构如图1和图2所示的飞轮壳，结构复杂，加工时易变形，良品率低。
发明内容
基于此，有必要提供一种飞轮壳加工工艺，能够使飞轮壳的良品率提高至95％以上。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种飞轮壳加工工艺，包括如下步骤：制备用于飞轮壳内壁成型的砂芯；采用喷涂剂喷涂所述砂芯形成砂芯喷涂体；其中，所述喷涂剂为主要由白泥、膨润土和水搅拌成的密度1.32～1.38的涂料浆液；将所述砂芯置于设有单层环形浇道及非对称三通横流道的浇铸模具内，浇铸铝水，形成飞轮壳毛坯件；其中，所述飞轮壳毛坯件的浇铸工艺参数为：铝水密度≥2.66g/cm3，浇铸温度650℃～730℃，上模温度330℃～400℃，底模温度430℃～530℃，充型段数为多段，每段充型压力250mbar～600mbar，每段充型时间2s～15s，保压时间260s～300s，冷却时间250s～300s；热处理；抛丸；机加工，即得。
在其中一些实施例中，所述飞轮壳毛坯件的浇铸工艺参数为：浇铸温度680℃～710℃，上模温度340℃～390℃，底模温度470℃～510℃，边模温度320～380℃。
在其中一些实施例中，所述飞轮壳毛坯件的浇铸工艺参数为：充型段数为4～6段，每段充型时间随段数增加而逐渐减少，每段充型压力随段数增加而逐渐增大。优选地，所述飞轮壳毛坯件的浇铸工艺参数为：充型段数为5段，第一段充型时间15s，第一段充型压力260mbar，第二段充型时间10s，第二段充型压力290mbar，第三段充型时间8s，第三段充型压力350mbar，第四段充型时间3s，第四段充型压力450mbar，第五段充型时间2s，第五段充型压力580mbar。
在其中一些实施例中，所述飞轮壳毛坯件的浇铸工艺参数为：除气精炼温度720℃～780℃，除气精炼时间15min～20min。
在其中一些实施例中，所述喷涂剂中白泥和膨润土的重量比为(4～5):1，涂料混合搅拌后密度达到1.32～1.38。所述喷涂剂还可以包括氧化锌，白泥、膨润土和氧化锌的重量比为(4～5):1:0.05。
在其中一些实施例中，所述飞轮壳的加工原料为ZL104材料，对应还需要控制时效温度为190℃～210℃。
所述砂芯喷涂体的喷涂工艺参数为：砂芯转速为5～10r/min，先采用喷枪以水平方向喷涂砂芯侧表面4～8圈，再抬起喷枪以45°角喷涂砂芯上表面4～8圈，涂层厚度为0.2mm～0.3mm。
在其中一些实施例中，所述热处理的工艺参数：温度200℃～210℃，时间7～8h。
在其中一些实施例中，所述抛丸的工艺参数：抛丸时间15min～25min，抛丸机功率7.5kW～15kW。
本发明还提供一种飞轮壳加工用浇铸模具，所述浇铸模具包括底模、边模、浇道结构和上模；所述底模设有用于飞轮壳一侧异形端面成型的第一成型槽结构，所述边模设有用于飞轮壳侧壁成型的第二成型槽结构，所述边模设于所述底模上并围绕所述第一成型槽结构设置，形成半成型腔槽结构；所述浇道结构设于所述成型腔槽结构内，所述浇道结构设有单层环形浇道及非对称三通横流道；所述上模设有用于飞轮壳另一侧异形端面成型的第三成型槽结构；浇铸时，所述第三型槽结构和所述半成型腔槽结构能够围合形成飞轮壳成型腔。
进一步地，所述的飞轮壳加工用浇铸模具还包括上模连接板、连接柱和顶出机构；所述上模连接板通过连接柱连接所述上模；所述顶出机构包括支撑组件和顶出柱，所述支撑组件设于所述上模连接板和所述上模之间，所述顶出柱的一端连接所述支撑组件，另一端穿设所述上模，所述顶出柱有多个，多个所述顶出柱对应所述成型腔呈阵列分布。
本发明的有益效果是：
本发明飞轮壳加工工艺通过制备用于飞轮壳内壁成型的砂芯，采用特定喷涂剂喷涂砂芯形成砂芯喷涂体，采用设有单层环形浇道、非对称三向横流道的浇铸模浇铸铝水形成飞轮壳毛坯，再热处理、抛丸、机加工处理，整体上能够时加工获得飞轮壳的良品率达95％以上。
附图说明
图1为本发明加工飞轮壳的一视角结构示意图。
图2为图1的飞轮壳的另一视角结构示意图。
图3为飞轮壳加工的浇铸模具的一视角结构示意图。
图4为图3浇铸模具中底模的结构示意图。
图5为图3浇铸模具中边模的的另一视角结构示意图。
图6为图3浇铸模具的上模、连接结构及顶出机构的结构示意图。
图7为图3浇铸模具的爆炸结构示意图。
图8为实施例2和对比例3的喷涂效果对照图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1飞轮壳加工用浇铸模具
请结合图3至图7，本实施例提供一种用于图1和图2所示飞轮壳加工的浇铸模具，包括底模110、边模120、上模130、浇道结构140、上模连接板210、连接柱220和顶出机构300。
在本实施例中，底模110设有用于飞轮壳1一侧异形端面成型的第一成型槽结构。底模110的四周侧边设有4个边模安装位。
在本实施例中，边模120设有用于飞轮壳侧壁成型的第二成型槽结构，边模120设于底模110上并围绕第一成型槽结构设置，形成半成型腔槽结构。边模120包括第一边模121、第二边模122、第三边模123和第四边模124，第二边模122和第四边模124所在侧设有飞轮壳凸出部分的型槽结构。
在本实施例中，上模130设有用于飞轮壳另一侧异形端面成型的第三成型槽结构。浇道结构140设于成型腔槽结构内，浇道结构140设有单层环形浇道及非对称尺寸三通横流道，朝向飞轮壳凸出部方向的横流道尺寸较大。浇铸时，第三型槽结构和半成型腔槽结构能够围合形成飞轮壳成型腔。
在本实施例中，上模连接板210通过连接柱220连接上模130。顶出机构300包括支撑组件和顶出柱，支撑组件设于上模连接板和上模130之间，顶出柱的一端连接支撑组件，另一端穿设上模130，顶出柱有多个，多个顶出柱对应成型腔呈阵列分布，便于浇铸成型后顶出飞轮壳铸件。
实施例2
本实施例提供一种飞轮壳加工工艺，包括如下步骤：
S1，制备用于飞轮壳内壁成型的砂芯2。其中，砂芯2的材质为相变覆膜砂。
S2，制备喷涂剂，并采用喷涂剂喷涂砂芯形成砂芯喷涂体：
本步骤中，喷涂剂为主要由白泥、膨润土和适量水搅拌均匀制备而成的密度1.32～1.38的涂料浆液，白泥和膨润土的重量比为4:1。使用过滤网过滤搅拌后的喷涂剂，防止未溶解的颗粒堵喷枪喷头。
本步骤中，喷涂工艺参数为：砂芯在转盘上的转速为6～8r/min，喷枪需离砂芯20公分左右，以水平方向喷涂砂芯侧表面4～6圈，抬起喷枪以45°角喷涂砂芯上表面4～6圈，之后观看侧表面是否露本色，补喷1～2圈，最后补喷上表面1～2圈。使用六角湿膜梳测试砂芯表面涂料厚度，厚度控制在0.2～0.3mm范围内。
S3，准备铝水，浇铸成型：
将步骤S2制备的砂芯喷涂体置于设有单层环形浇道及非对称三通横流道的浇铸模具内，浇铸铝水(材质为ZL104铝合金)，成型，形成飞轮壳毛坯件。其中，飞轮壳毛坯件的浇铸工艺参数为：铝水密度2.7g/cm3，时效温度为190-210℃，浇铸温度690～710℃，上模温度360～370℃，底模温度495～505℃，边模温度350～360℃。充型段数为5段，第一段充型时间15s，第一段充型压力260mbar，第二段充型时间10s，第二段充型压力290mbar，第三段充型时间8s，第三段充型压力350mbar，第四段充型时间3s，第四段充型压力450mbar，第五段充型时间2s，第五段充型压力580mbar，每段保压时间280s，冷却时间380±20s。除气精炼温度720℃～780℃，除气精炼时间15min～20min。
S4，热处理：
对步骤S3形成的飞轮壳毛坯件进行热处理：温度210℃，时间7小时40分钟，改变合金材料的机械性能。
S5，抛丸：
再对热处理后的飞轮壳毛坯件进行抛丸处理：抛丸时间20分钟，抛丸机功率15kW，达到对零件表面起到清理、增色、光饰作用，消除表面应力集中。
S6，机加工，形成具有打磨端面和各种规格装配孔的飞轮壳，即得。
实施例3
本实施例提供一种飞轮壳加工工艺，其基本工艺步骤与实施例2相同，区别在于飞轮壳毛坯件浇铸工艺参数中的温度参数为：铝水密度2.7g/cm3，浇铸温度690～710℃，上模温度340～355℃，底模温度470～490℃，边模温度320～345℃。
实施例4
本实施例提供一种飞轮壳加工工艺，其基本工艺步骤与实施例2相同，区别在于飞轮壳毛坯件浇铸工艺参数中的底模温度和上模温度分别为：的温度参数为：铝水密度2.7g/cm3，浇铸温度690～710℃，上模温度380～390℃，底模温度500～510℃，边模温度370～380℃。
实施例5
本实施例提供一种飞轮壳加工工艺，其基本工艺步骤与实施例2相同，区别在所述喷涂剂还包括氧化锌，白泥、膨润土和氧化锌的重量比为4:1:0.05，涂料混合搅拌后密度达到1.32～1.38。
对比例1
本对比例提供一种飞轮壳加工工艺，其基本工艺步骤与实施例2相同，区别在于采用与实施例1不同浇铸流道结构的浇筑模具，即采用等对称相同尺寸三通横流道。
对比例2
本对比例提供一种飞轮壳加工工艺，其基本工艺步骤与实施例2相同，区别在于飞轮壳毛坯件中浇铸工艺参数的底模温度和上模温度分别为：上模温度280℃，底模温度400℃。
对比例3
本实施例提供一种飞轮壳加工工艺，其基本工艺步骤与实施例2相同，区别在于：喷涂剂为含重量比为1:4的白泥和膨润土的浆液。
分别对实施例2至5以及对比例1至3加工的飞轮壳进行过程质量监控统计，统计结果如下表所示：
由上表可以看出，与对比例1和2相比，实施例1至5采用设有设有单层环形浇道、非对称三向横流道的浇铸模具配合特定浇铸工艺参数才能获得良品率在95％以上的飞轮壳浇铸毛坯件。
请进一步结合图8，与对比例3相比，实施例1至5通过采用特定成分以特定比例复配的喷涂剂能够达到避免飞轮壳浇铸毛坯件的内腔面粘砂严重、减少后续打磨工作量的问题。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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