[0001] 本发明涉及铸造技术领域，具体为一种异形小质量铸件立式叠型铸造工艺。

[0002] 在新能源汽车领域需要用到尺寸范围在50×60×100mm以内，质量在20‑200g的小质量铸件。此类铸件具有多级台阶及(或)局部凸起等形状特点，不仅要求具备较高的力学性能，而且还要求表面质量好(Ra＜6.3)。因此传统的砂型铸造无法满足这种高表面质量要求。熔模精密铸造工艺可获得高表面质量的铸件，但其工艺繁杂，生产效率低。

[0003] 中国专利CN202211490796.4公布了一种制造小质量铸件方法，该方法是将小质量铸件型壳安装在砂型型腔内，利用表面质量好的树脂砂壳型表面成形小质量铸件的外表面，同时利用砂型对型壳的“包套”作用，为薄壁型壳提供强度支持，从而保证了小质量铸件的有效生产。然而，在砂型型腔内放置薄壁型壳，型壳的尺寸受限，从而导致一次浇注所能生产的小质量铸件较少。由于小质量铸件尺寸小，一个砂箱中只布置一个型壳，导致砂铁比高，存在生产效率低的问题。且浇铸完成后，树脂型壳与潮模砂混在一起，增加了旧砂回用的难度。

[0004] 中国专利CN201610613184.8公布了一种上轴承类铸件的铸造工艺，该方法通过制备砂芯、熔炼、孕育及浇注制得上轴承类产品。然而，对于具有多级台阶及局部凸起等形状特点的小质量铸件来说，特别是模数较小(0.4以下)的小质量铸件，容易产生因浇铸位置的选取不当而造成的凝固收缩缺陷，以及因树脂砂射砂不密实而导致的多肉缺陷。

[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0038] 请参阅图1‑3，本发明实施例中提供一种异形小质量铸件立式叠型铸造工艺，包括以下步骤：

[0039] 步骤1：模具设计与制造：根据异形小质量铸件尺寸规格和形状特点，采用垂直分型方式设计铸件位置及加工余量、横浇道、直浇道、内浇道位置及尺寸、定位结构位置及尺寸、排气孔腔位置及尺寸、射砂口位置及尺寸、镶块位置及尺寸，确定左右砂型成型模具后，加工制造砂型模具；

[0040] 其中，排气孔腔位于铸件薄壁位置，且组合的砂型排气孔腔相互联通；镶块位于砂型模具的浇道上口部位，通过是否安放镶块，砂型模具可以实现侧壁砂型、中间砂型和浇口砂型的切换制造；射砂口位于左右砂型上侧合型部位；小质量铸件在砂型中的位置特点为均匀平铺，采用压边流道设计。

[0041] 步骤2：砂型制备：将砂型上下型面成型模具装在射砂机上，选取所需镶块并合模，对模具进行预热，射砂成型侧壁砂型、中间砂型、浇口砂型及浇口杯砂型；其中，砂型制备过程中所用型砂为特制低发气量覆膜砂。

[0042] 步骤3：砂型组合：在砂型合型位置处涂上密封胶水，按侧壁砂型、中间砂型、浇口砂型、中间砂型、侧壁砂型顺序组装砂型模具，并用夹具将其夹紧固定，最后在浇口砂型位置安置浇口杯砂型，在浇口杯内放置过滤片；具体的，在组合砂型中，左右侧壁砂型各1块，左右两边中间砂型数量1‑5块，浇口砂型2‑6块。

[0043] 步骤4：熔炼浇铸：

[0044] S401：熔炼：称取异形小质量铸件原料，置于中频炉内进行熔炼为铁水，并在1500～1600℃下出炉；

[0045] S402：球化：将熔炼的铁水转移至球化包中，在1500‑1550℃下喂丝球化；

[0046] S403：浇注：根据铁水成分在型腔中放入孕育剂，向组合铸型中浇入铁水。

[0047] 步骤5：开箱取件：待铸型冷却至300℃以下，打开砂型，取得铸件。

[0048] 步骤6：抛丸处理：将所得异形小质量铸件半成品置于抛丸机中，进行抛丸处理；其中，抛丸处理所用抛丸为0.3‑0.5mm低碳贝氏体钢丸，抛丸处理工艺为：粗抛20～40min，精抛10～20min。

[0049] 步骤7：热处理：将抛丸后铸件置于可控气氛热处理炉内，进行球化退火，获得全铁素体球铁；其中，热处理升温速率为4～6℃/min，升温时间2～4h，在900～960℃下保温1～3h，进而以1～2℃/min的冷却速度降温，待温度降至720～750℃，继续保温1～3h，最后随炉冷却至室温。

[0050] 步骤8：检验入库：对抛丸后的异形小质量铸件进行尺寸、外形、表面质量及性能检验，检验合格后包装入库。

[0051] 设计原理：本发明提供的一种异形小质量铸件立式叠型铸造工艺，在砂型模具设计过程中，将多级台阶结构的厚大部位置于远离喷砂口位置，有利于射砂过程中树脂砂的紧实与固化，解决了多级台阶结构小质量铸件用砂型射芯不够密实，铸件存在多肉缺陷等问题；其次，本发明采用的镶块组合式模具制备砂型，通过是否安放镶块实现不同类型砂型的生产制造，大大节约了砂型制造的模具成本及射砂设备的利用率；另外，本发明采用立式叠型铸造工艺浇铸异形小质量铸件，由于该工艺可以实现一次完成多模浇铸，且一模多件，大大提高了小质量铸件的成形效率，而且采用热硬树脂砂射芯制备砂型，所浇铸的铸件在后续抛丸处理过程中可获得Ra<6.3的表面粗糙度，满足了异形小质量铸件对表面质量的要求；在抛丸处理后采用真空热处理工艺对小质量铸件进行球化退火处理，可获得无需在此加工的全铁素球磨铸铁。

[0052] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。