减速机壳体是减速机的核心结构件,需承受内部齿轮啮合产生的载荷、振动及温度变化,同时需保证各轴承孔、安装面的尺寸精度和位置精度,因此其铸造工艺具有较高的技术要求。以下从铸造材料选择、工艺流程、关键技术要点及质量控制等方面,详细介绍减速机壳体的铸造过程:
减速机壳体的材料需满足强度适中、减震性好、易加工、成本低的特点,灰口铸铁是最常用的选择,具体类型及适用场景如下:
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HT200:适用于小型减速机(功率<5kW),抗拉强度 200MPa,硬度 170-241HB,成本较低;
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HT250:应用最广泛,适用于中大型减速机(功率 5-50kW),抗拉强度 250MPa,硬度 190-269HB,综合力学性能和加工性能均衡;
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HT300:适用于重载或高速减速机(功率>50kW),抗拉强度 300MPa,硬度 210-289HB,需控制铸造工艺以避免缩孔、裂纹。
灰口铸铁的优势在于:片状石墨具有减震作用,可吸收齿轮啮合产生的振动;铸造性能优良,流动性好,能充满复杂型腔(如壳体的轴承孔、油道、加强筋等结构)。
减速机壳体结构通常包含底座、侧壁、轴承孔凸台、安装法兰等,形状复杂且有较高的尺寸精度要求,砂型铸造因成本低、适应性强,成为主流工艺,具体流程如下:
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模具设计与制造
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根据壳体三维模型(含拔模斜度、圆角、壁厚均匀化设计)制作木模或金属模(批量生产常用金属模,精度更高);
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设计浇冒口系统:需保证金属液平稳充型,避免卷渣、氧化,同时通过冒口补缩厚大部位(如轴承孔凸台),防止缩孔缺陷。
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砂型制备
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选用石英砂或宝珠砂,以树脂砂(批量生产)或水玻璃砂(单件小批量)为粘结剂,砂型需有足够强度(避免浇注时溃散)和透气性(排出型内气体);
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型腔表面刷涂涂料(如水基石墨涂料),防止粘砂,保证铸件表面质量。
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熔炼与浇注
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配料:以生铁、废钢、回炉料为原料,加入硅铁、锰铁等合金调整成分(如控制碳含量 3.0%-3.5%,硅含量 1.8%-2.5%,保证石墨化良好);
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熔炼:采用冲天炉或中频电炉,熔炼温度 1400-1450℃,出炉前进行孕育处理(加入硅钡孕育剂),细化石墨,避免白口组织;
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浇注:温度控制在 1300-1350℃,采用底注式或阶梯式浇注系统,充型速度适中(避免冲砂),对于大型壳体需分段浇注以减少温差应力。
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落砂与清理
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铸件冷却至 200℃以下后落砂,去除浇冒口、飞边毛刺;
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初步清理:通过抛丸或喷砂去除表面粘砂,检查是否有明显裂纹、气孔等缺陷。
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时效处理
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如前文所述,通过自然时效(3-6 个月)或人工时效(500-600℃,保温 2-4 小时)消除铸造内应力,避免后续加工变形(这是壳体铸造后必不可少的环节)。
减速机壳体的铸造难点集中在壁厚不均导致的缺陷和高精度部位的成型质量,需通过以下措施控制:
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壁厚均匀化设计
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壳体侧壁、底座与轴承孔凸台的壁厚差需控制在 2 倍以内(如底座厚 15mm,凸台厚不超过 30mm),避免因冷却速度差异产生缩孔或裂纹;
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厚大部位设置加强筋(厚度为相邻壁厚的 0.6-0.8 倍),既减轻重量,又改善散热和应力分布。
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轴承孔等精密部位的铸造控制
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轴承孔凸台需设置冒口补缩,保证该区域致密度(避免加工后出现气孔暴露);
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型腔中对应轴承孔的部位采用 “活块” 或 “芯盒” 成型,保证孔的圆度(铸造后预留 3-5mm 加工余量,后续通过镗削保证精度)。
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防止铸造缺陷
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气孔:控制型砂水分(<5%)和透气性(>100),浇注时避免金属液卷入气体;
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裂纹:铸件冷却过程中避免急冷(如砂型内放置保温冒口),对于大型壳体采用 “随炉冷却” 方式降低温差应力;
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粘砂:型腔涂料厚度均匀(0.2-0.5mm),并确保涂料完全干燥。
铸造完成后需通过多环节检测保证壳体质量:
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外观检测:目视检查表面是否有飞边、毛刺、粘砂,重点检查轴承孔、安装面等关键部位;
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无损检测:对重要部位(如轴承孔周围)进行超声波探伤,检测内部缩孔、裂纹(允许单个气孔直径≤3mm,且不密集分布);
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尺寸检测:使用三坐标测量仪检测关键尺寸(如轴承孔中心距、安装面平面度),铸造尺寸公差需控制在 IT14-IT16(为后续加工预留足够余量);
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力学性能抽检:通过试块检测硬度、抗拉强度(如 HT250 需保证硬度≥190HB,抗拉强度≥250MPa)。
减速机壳体的铸造以
灰口铸铁砂型铸造为核心,需通过合理的材料选择、模具设计、熔炼工艺控制,解决壁厚不均、精密部位成型等难点,并结合时效处理和严格检测,最终保证壳体的强度、尺寸稳定性和加工性能,为减速机的装配精度和使用寿命奠定基础。对于高要求场景(如军工、精密传动),也可采用球墨铸铁(如 QT450-10)或铸钢,但成本会显著增加。
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