? 铸铁平台的控制要点及难点分析_泊头市迈鑫机械铸造有限公司

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鑄鐵平臺的控制要點及難點分析

2019-06-17 09:10:42
新聞詳情

   大型灰鑄件是 地面接收裝置的重要基礎件。其輪廓尺寸為φ5600mmx560mm,壁厚為50~80mm,鑄件材質為HT250,重34t。要求平臺尺寸穩定性高,鑄件彎曲變形量控制在8mm以內,大平面硬度差小于HB20,不允許有縮松、縮孔、夾渣、氣孔以及裂紋等鑄造缺陷,屬于重大型精密鑄件。該平臺的特點是 輪廓尺寸大,重量大,存在大平面,筋板結構布局不利鑄造,容易產生導致裂紋的鑄造應力。采用常規的砂箱模型鑄造方法生產有利于保證質量,但其資金投入多,生產周期長。考慮 此件為短線單臺份,決定利用現有的生產條件,采用地坑組型的方法生產鑄件。

   1地坑造型生產大型平臺的難點分析

   1.1鑄件散熱

   地坑生產大型鑄件散熱效果不好,尤其地坑中心區域的砂床散熱條件差,造成凝固不平衡,各種元素容易形成偏析,石墨組織粗大,產生縮松及硬度不均等缺陷,影響平臺尺寸的穩定性,因此對凝固溫度場的控制提出了高的要求。

   1.2地坑造型合箱

   地坑造型合箱操作難度大,毛坯尺寸公差要求為CT12級,如此大型件采取地坑手工造型工藝,保證尺寸精度困難較大。平臺共有50塊砂芯,合箱過程中嚴格控制50塊砂芯的形與位關系,否則將導致平臺合箱出現尺寸偏差。

   其鑄件不但要有良好的內在質量和準確的尺寸精度,而且要求有光潔的鑄造表面,要求鑄件所有毛坯面進行磁粉探傷,操作難度非 常大,受澆注速度限制,金屬液在極短時間內充滿鑄型,勢必造成對型芯的沖刷力的增大,容易使鑄件產生涂料脫落、夾雜等缺陷。鑄件需鑄出φ60mmx2500mm長條通孔4個,且孔內不允許存在任何鑄造缺陷。鑄件輪廓尺寸大,地坑排氣帶來困難,地坑砂床設置好排氣溝,稍有不慎就會產生嗆火,造成廢品。

   1。3合金熔煉控制

   平臺合金熔煉控制難度非 常大。平臺需要準備鐵液40t,現有熔化設備的能力不足,容易出現鐵液成分及溫度方面差異,影響鑄件顯微組織的均勻性,特別是 表面硬度的差異。

疯狂pk10   1。4芯撐的耐熱強度

   充分考慮 芯撐的耐熱強度和金屬液澆注過程中對芯撐產生的沖擊,以避免芯撐提前軟化導致型腔移位致使尺寸變化。

   2地坑造型生產平臺控制要點

   2.1鑄造工藝方案及工藝參數的確定

   1)型、芯工藝。為了使型、芯的尺寸精度、表面粗糙度達到要求,全部采用冷硬吠喃樹脂砂造型、制芯。型砂配比為:樹脂加入量為原砂的1。2%~1。4%,固化劑加入量為樹脂加入量的40%,24h抗拉強度大于0。8MPa。平臺的大平面是 其重要工作面,質量要求嚴格,鑄造工藝方案應該優先考慮 將大平面放置在澆注位置的下方,避免產生砂眼、氣孔等鑄造缺陷。

   平臺的結構為圓形規則體,適合采用組芯成型,平臺大平面由刮板形成,此工藝將節省可觀的模型制作費用,其余由蓋芯和中間芯形成,縮尺取8/1000。

   為了保證鑄型表面粗糙度符合要求,對鑄型要做打磨處理,鐵液凝固時間長,鐵液與型、芯相觸的時間較長,為了防止鑄件產生粘砂、夾砂、砂眼等缺陷,在型、芯轉角 處及平臺下部平面部位使用錯英粉醇基快干涂料,其他部位使用自制的水基涂料,涂料層厚度取0。6~1。5mm。機械加工余量:上部為+20mm,下部+20、側部均為+15mm。

   2)澆注系統。因平臺外輪廓尺寸較大,鐵液從平臺外周引入,鐵液流至中心的行程長,因此要求澆注時鐵液要大流量快速充型,避免出現冷隔、涂料脫落及氧 化夾渣等缺陷。澆注系統設計成底注緩沖階梯、串聯環形半開放式澆注系統,鐵液從底部平穩有序地充滿型腔,有利于排氣、排渣。

   澆注系統由澆口箱、2個φ100直澆道、1個φ80環形橫澆道,20個φ30分散布置內澆道組成。內澆道尺寸的確定要保證先于鑄件凝固,充分利于石墨化自補縮作用。

   ③冒口的設計。由于此鑄件較大,壁厚比較均勻,因此不放置補縮冒口,只設置28個φ140出氣冒口,輔助澆口補充鑄件液態收縮量,排除上部有雜質的鐵液。主要由澆注系統補充液態收縮不足量,凝固過程利用石墨化膨脹進行自補縮。

   2.2關于反變形量

   大型鑄件傳統粘土砂工藝是 在下部平面預留反變形量,抵消由于熱應力及相變應力引起的大平面向上彎曲收縮變形。采呋喃樹脂砂工藝,由于鑄件附近砂型殘留強度低,鑄件自重及鑄件上部型砂的重力作用,能夠自我矯正因相變應力產生的變形。通過對去除壓鐵時間及打箱時間的嚴格控制,平臺鑄件完全可以不留反變形量,獲得尺寸正確的鑄件。取消反變形量方便了造型操作,簡化工藝,其機理分析如下。

   呋喃自硬樹脂砂在鐵液的高溫作用下,樹脂產生分 解,樹脂砂導熱性比較差,大型平臺的熱容量較大,導致鑄件四周的砂型幾乎燒透,潰散性好,在500℃左右,殘留強度幾乎為零,這樣在鑄件自重及上部型砂的重力作用下會產生向下彎曲變形。根據平臺結構及輪廓尺寸,采用不同的保溫時間和壓鐵吊走時間,所給定的加工余量能夠保證變形量在較小的范圍內,滿足平臺的尺寸精度要求。

   2.3地坑砂床、排氣道及散熱通道的鋪設

   排氣道設置是 否通暢、合理對地坑造型成敗至關重要。鋪設排氣通道前,要清除地坑內多余廢砂,將地坑底部用重物夯實。將塊度為30~50mm的焦炭塊鋪墊50mmx50mm徑向輻射排氣通道8條。根據平臺輪廓尺寸鋪設200mm厚底層樹脂砂砂床。砂床下150mm深度,中心區域φ3000mm范圍鋪設X40環形散熱鋼管,改善砂床中心區域散熱條件。

   地坑四周用φ100mm鐵管與焦炭通道連接,鐵管要高出地面,以利型、芯及砂床產生的氣體順暢排出。排氣管、散熱管又兼有測溫通道的功能。

   2.4鑄件大平面硬度均勻性的控制

   為了使鑄件組織致密、硬度均勻,對平臺底部中心區域預埋風管加速冷卻,改善中心區域散熱條件。在平臺外周開設內澆道,平衡各部分溫差。澆注后根據砂型監測點溫度顯 示數據的變化,及時對散熱管通風調整砂床溫度,使中心區域砂型的溫度與四周一致。 

   1)基準重合。平臺的高度方向有一條基準線,也有中心線,這些是 平臺的設計基準,也是 平臺加工和裝配基準,鑄型裝配時要將鑄造基準與加工基準重合,避免因基準變換而引起誤差,影響整個鑄型的裝配精度。

   2)畫好組型、下芯定位線。合箱之前要先在砂床表面畫好定位線,留出下芯標記。先下好46渺芯,46#芯是 其余49塊外周砂芯的基準;21#~24#φ60mmx2500mm長條通孔芯采用鉻礦砂制作,防止粘砂,為了防止21~24#芯過長而出現彎曲,在芯子的中部與砂床預留的焊點連接固定;嚴格按照畫好的定位線依次下1~20#外型芯,25~45#內腔芯,下芯后要用直尺校驗芯子與平臺軸向基準面的垂直度。

   3)組型芯下好后,在其外部應填充型砂,填砂前要用卡板在砂芯內側支撐牢固,防止尺寸變化,填砂硬化后再撤掉卡板。上型采用蓋芯,分塊制作。為防止蓋芯漲箱,合箱結束后使用墊鐵均勻支撐每塊砂芯,每塊砂芯要保證有至少2點墊鐵加固。

   4)為防止芯撐在凝固強度不足時軟化,采用特制的芯撐進行支撐。

   2。6壓箱及打箱

   地坑造型,壓鐵的選擇與分布非 常重要,合箱后用特制加長壓箱鐵橫梁均布貫穿于蓋芯上方,每個蓋芯要用墊鐵與壓鐵橫梁備牢,支撐點要用力均勻,確保不少于2點,決不能存在虛壓點,壓箱鐵質量是 鑄件毛坯質量的5倍以上,保證澆注時不抬箱跑火。澆注后4~6h松動外周蓋芯墊鐵,24h后松動中心區域蓋芯墊鐵。

   地坑散熱條件不好,要較砂箱生產類似件延長保溫時間,過早打箱將造成鑄件變形甚至局部開裂,打箱時間長生產周期長,占用有效的作業面積,打箱時鑄件溫度控制在400℃以下為宜,達到該溫度的保溫時間應不少于120h。鑄件起坑受力要均勻,出坑后平穩放置于避風干燥處,底部大平面不能存在局部著硬點。

   2.7熔煉工藝的控制

   1)生產設備。20t中頻感應熔化電爐1臺,10t/h兩排大間距冷風沖天爐1臺,20t電動澆包2個。

   2)鐵液成分控制。爐料配比為40%廢鋼、40%回爐鐵、20%生鐵,采用雙聯熔化經增碳、錳、硅及鉻處理得到合格鐵液。這種方案的優點是 ,少用生鐵,降低了生產成本,可獲得含磷量低的鐵液,可減少生鐵遺傳性影響,鑄鐵石墨形態好,珠光體含量高,力學性能好,鑄件斷面敏感性小,鑄造后殘余應力小,尺寸穩定性好。

   在灰鑄鐵件生產中,保持硫含量在0。07%一0。12%對改善鑄件的性能是 有益的。當鐵液中的硫含量低于0。07%時,石墨形態差,孕育效果也差。保持硫含量在0。07%一0。12%,具有改善并細化共晶團,改變石墨的形態,使石墨的長度變短,未端變鈍,形態變得彎曲等效果,同時還能顯著改善切削加工性能。但錳含量不能低,因為錳與硫形成硫化錳,適量硫化錳的存在將成為結晶晶核。鐵液硫含量低于0。07%,應加硫化鐵提高硫含量。

   沖天爐前期熔煉要保證高溫,盡可能多加入廢鋼,廢鋼不足在中頻爐中加入,成分不符在中頻爐中進一步調整,鐵液于爐內升溫1500℃以上,進行短時間精煉(10min左右),以達到凈化鐵液的目的。通過進行碳硅快速分析及光譜分析保證兩包鐵液成分一致。

   3)出鐵等待澆注。澆注需要鐵液40t,沖天爐先期熔化的20t鐵液陸續存放在中頻爐中等待、調整成分;后續沖天爐鐵液陸續存放在鐵液儲存包中,當儲存到15t時,將電爐中鐵液全部存放于20t預熱包中,包面蓋保溫覆蓋劑,運至澆注部位處于待澆注狀態;將儲存包中15t鐵液及較后5t鐵液全部倒入電爐調整成分及溫度,溫度不符合澆注溫度要求,倒包降溫,要求兩包的溫度差在20℃之內。

   4)強化孕育。在出鐵液時,隨流加入SiFe75孕育劑0.2%,粒度10~14mm,加入時間為出鐵時間的80%~90%,鐵液處理后,每包鐵液加入塊度80~100mm的SiFe75孕育劑0.1%,澆注時隨流加入粒度為0.5一2mm的含銻硅鋇孕育劑0.1%。

   2.8澆注

   澆注溫度高低對平臺鑄件質量影響很大,鐵液澆注溫度過高,易產生縮孔、縮松及粘砂缺陷;澆注溫度過低,鐵液流程長,流動性變差,易產生對口流缺陷,澆注溫度確定為1300~1350℃。澆注時,要確保鐵液始終充滿澆口箱,避免澆包中的浮渣進入型腔產生夾渣缺陷,要在澆口箱中做擋渣設計。


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