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        一種球鐵大平板在V 法工藝上的實踐

        2021-06-03 09:31:02胡智菲孔亞南
        中國鑄造裝備與技術(shù) 2021年3期
        關(guān)鍵詞:樹脂砂外形尺寸球化

        胡智菲,陶 標,于 凝,孔亞南

        (安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠,安徽合肥 230000)

        一種球鐵托板,鑄件外形尺寸較大(3590mm×1790mm),平均壁厚30~50mm,屬薄板類型鑄件,在凝固收縮過程中易變形。同時該平板用于沖壓模具工作臺,需要具有很好的強度和硬度,質(zhì)量要求高。我廠以往同類產(chǎn)品主要采用樹脂砂工藝生產(chǎn),樹脂砂工藝生產(chǎn)需要配備專用的工裝,另外型砂的再生回用率較低,成本高、效率低。采用V 法鑄造生產(chǎn),相比較于樹脂砂工藝生產(chǎn)成本低,對V 法鑄造技術(shù)拓展應用是挑戰(zhàn),也是機遇,可促進我廠V 法球鐵鑄件開發(fā)技術(shù)的提升。

        1 鑄件特性

        鑄件外形尺寸3590mm×1790mm×110mm,鑄件最薄位置為30mm,鑄件布滿加強筋,屬于超薄超大件,是目前我廠生產(chǎn)的最大、最薄的球墨鑄鐵件。其鑄件材質(zhì):QT600-3。圖1 為鑄件外形尺寸圖。

        圖1 鑄件外形尺寸圖

        2 生產(chǎn)條件

        V 法鑄造用水環(huán)真空泵;柔性V 法生產(chǎn)線;4000mm×2600mm×600mm/800mm 特大V 法砂箱;12.5t 中頻感應電爐;3t 球化澆包1 只;6t 普通澆包1 只。

        3 鑄造工藝設(shè)計

        3.1 鑄造工藝分析

        球鐵托板(圖件號T4-800-50009),整體結(jié)構(gòu)不復雜,尺寸相對較大,單重2930kg,毛坯重量3540kg,澆注重量4300kg,采用特大V 法砂箱4000mm×2600mm×600mm/800mm。配型板外形尺寸4000mm×2600mm×350mm/250mm。生產(chǎn)該產(chǎn)品的主要難點:

        (1)鑄件外形尺寸較大(3590mm×1790mm),平均壁厚30~50mm,屬薄板類型鑄件,在凝固收縮過程中易變形。

        (2)V 法工藝生產(chǎn),不適合傾斜澆注,易產(chǎn)生塌箱、變形、縮松等問題。

        (3)材質(zhì)要求QT600-3,鑄件重、尺寸大,球化質(zhì)量不易保證,易衰退。

        (4)V 法鑄造保溫保壓時間長,冷卻速度慢,硬度低。

        3.2 工藝方案確定

        考慮到該平板大平面向下,即重要的加工面在底箱,筋條面向上。采用四只澆連冒口補縮,同時根據(jù)V 法工藝的特點,澆注過程中,上箱砂胎被多個筋條隔開,并經(jīng)過長時間鐵水烘烤,砂胎強度低,塌箱風險大。

        因此我們選擇了大平面向上,即重要的加工面向上。提高局部橫澆道的高度,增強浮渣能力,采用8 只15mm×50mm 的內(nèi)澆道,增加鐵水充型速度。同時,側(cè)面引出四只出氣冒口的工藝方式,工藝效果如圖2。

        圖2 工藝效果圖

        防止鑄件變形等因素影響加工量,因此上平面加工量20mm,底面加工量16mm,且發(fā)貨前,上平面粗加工10mm。

        3.3 軟件模擬

        使用華鑄CAE 軟件對鑄件凝固過程進行分析,平板兩端有少量縮松,采用內(nèi)置冷鐵的方法消除縮松。

        4 生產(chǎn)工藝

        4.1 造型控制

        球墨鑄鐵件在凝固過程中石墨化膨脹較大,提高鑄型強度可以在一定程度上提高球墨鑄件密度,降低形成縮孔、縮松缺陷的機率。調(diào)整震實時間,要求震實時間≥450s。砂箱長度、寬度大于加砂口,上、下箱采用加砂平齊后震實,反復4 次完成。造型負壓高壓小于-0.06MPa。確保砂型硬度達到95HB。

        圖3 華鑄CAE 模擬

        (1)在鑄件兩個面相接處的幾何熱節(jié)部位放置冷鐵,加快此部位的冷卻速度,促進均衡凝固,消除內(nèi)部縮松(見圖4)。

        圖4 熱節(jié)處放置內(nèi)冷鐵

        (2)靠近兩端四只內(nèi)澆道放置球鐵過濾片,內(nèi)澆道放置過濾網(wǎng)。制作擋渣扒,澆注時安排人員站在澆包的斜對面進行擋渣。

        (3)使用過濾網(wǎng)及過濾片。鐵水流動性差,采用過濾網(wǎng)及過濾片進行擋渣。

        4.2 熔煉、爐前處理

        使用3t 包進行球化處理,球化處理之后轉(zhuǎn)入6 噸包進行澆注;考慮到需要2 次翻包,出爐溫度提高至1450~1480℃。球化劑類型3-8,加入量16kg/t,每噸鐵液孕育時加75 硅鐵,加入量為15kg/t;球化時,加入0.4%~0.5%銅,壓在球化劑上面;澆注時,采用硅鋇鈣0.1%的隨流孕育;整個過程縮短時間,減少球化衰退,提高球化級別。

        5 鑄件性能檢測

        通過調(diào)整工藝參數(shù),對附鑄試棒做拉伸試驗,抗拉強度720MPa,斷后伸長率5.5%,布氏硬度251HBW,完全滿足球鐵QT600-3 的要求。金相鑒定:球化2 級,石墨6~7 級,如圖5 所示。

        圖5 金相

        圖6 毛坯圖

        6 結(jié)論

        (1)V 法工藝生產(chǎn)球鐵平板件,不能夠生搬硬套樹脂砂工藝、潮模砂工藝生產(chǎn)的球鐵件的工藝方案,要尋找出適合V 法生產(chǎn)球鐵件工藝生產(chǎn)方法。

        (2)保溫、保壓時間提高至24h,開箱后就地冷卻10h,有效的減少了鑄件變形的問題。

        (3)直澆口采用陶瓷管,防止?jié)部跊_砂,保證鐵水純凈度。

        采用V 法鑄造工藝生產(chǎn)大型平板球鐵件的成功實踐,是V 法產(chǎn)品升級的重要體現(xiàn)之一,對V法產(chǎn)品的附加值提高具有重大的推動作用,為今后V 法工藝生產(chǎn)高端鑄件奠定了基礎(chǔ)。

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