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[摘 要]介绍了高铬耐磨铸铁制作衬板的铸造工艺,通过工艺改进、热处理等方案解决变形缺陷,生产出的铸件满足了用户要求。
[关键词]高铬耐磨铸铁;衬板;大平面;变形
中图分类号:S609 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)16-0216-01
衬板是船用泵过流部件之一,在使用过程中,由于磨损部位集中,分布较窄,对材料耐磨性能要求较高,为此在材质上我们选择高铬耐磨铸铁。该件结构简单,但是具有典型的环形大平面结构。
1 产品特点
零件重580kg,外圆轮廓尺寸Φ2700mm,壁厚40mm,内径Φ2250mm,是典型的环形大平面薄壁零件。
2 铸造工艺分析
本衬板为木质模样,手工树脂砂造型,3t中频感应电炉熔炼。由于结构简单,起模方便,模样完全位于下型。高铬白口耐磨铸铁硬度非常高,加工困难,所以加工量应留小一些,但考虑到铸件可能会产生变形,铸件径向尺寸比较大,一旦出现无加工量而报废,造成的损失也会比较大,所以要综合考虑反变形量,加工量大小。另外冒口、浇口的设计也非常关键。
2.1 反变形量与加工量
考虑到此件為平板类铸件,由于冷却速度不均匀,为了解决挠曲变形问题,在制造模样时,按铸件可能产生变形的相反方向留出反变形量[1]。依据经验,并查阅相关手册,确定反变形量5mm。参照《铸件尺寸公差和机械加工余量》标准,并结合本公司实际生产经验,确定外圆加工量20mm,平面单侧加工量12mm。
2.2 冒口设计
高铬耐磨铸铁的铸造工艺,应结合铸钢和铸铁的的特点,冒口尺寸按碳钢设计,浇注系统可按灰铸铁计算[2]。为保证冒口补缩效率,我们选择了缩径式发热冒口,依据冒口设计原理和以往生产经验,铸件放4只冒口,均布于铸件上平面,冒口径Φ75mm,冒口直径Φ150mm,高280mm,浇注完成后,及时在冒口顶面撒发热覆盖剂。
2.3 浇注系统设计
依据以往经验,浇注系统采用封闭-开放式浇注系统,即F杯>ΣF直<ΣF横<ΣF,内浇口开在铸件外圆,为避免夹砂、夹渣缺陷,我们采用陶瓷成型浇口,内浇口截面尺寸15*60(单位:mm),共10道,横浇道截面尺寸95*80(单位:mm),内浇口均匀分布在外圈1/2圆周上,直浇道采用陶瓷管,直径Φ90mm,选用闸门式池形浇口杯,铸造工艺简图如图1所示。
根据上述分析,制订了详细的工艺参数,拔模斜度1.5度,铸件收缩率2.1%,浇注温度1390-1410℃,为避免浇注时长时间烘烤大平面,采用倾斜浇注,倾斜角15度,浇注后2天开箱。
3 工艺实施及效果
第一批次共生产4件,开箱清理后发现,铸件平面全部发生挠曲变形,变形量22-25mm,已经超过预留反变形量与加工量。经过分析认为:主要是浇注后铸件温度场分布不均,冷却不同步造成的,铸件冷却缓慢的一侧受拉应力而内凹。为此我们修改了铸造工艺,由原来单包浇注,改为双包浇注,内浇口增加10道,几乎遍布于铸件整个外圈,使铸件温度场分布趋于均匀。
工艺改进之后,生产了12件,质量稳定,挠曲变形量在4-6mm,符合尺寸要求。对于已经发生挠曲变形的4件衬板。我们通过热处理减少了变形量,具体操作为:先将退火窑底部支平,再码放4件衬板,衬板之间用耐火砖隔开,最上边压重物,随其它铸件900℃退火。出窑冷却后,测量铸件变形量已经减少到5-8mm,在预留加工量范围内,挽回了废品损失。
4 结束语
对于径向尺寸较大的平板类铸件,除了要保证模样平整,没有变形外,合理设计浇注系统,确保温度场分布均匀是减少铸件变形量的关键。另外对于已经发生较大变形量的铸件,可通过热处理矫正。
参考文献
[1] 王文清,李魁胜.铸造工艺学[M],机械工业出版社,1998.
[2] 陆文华,等.铸造合金及其熔炼[M].北京:机械工业出版社,2002.
[关键词]高铬耐磨铸铁;衬板;大平面;变形
中图分类号:S609 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)16-0216-01
衬板是船用泵过流部件之一,在使用过程中,由于磨损部位集中,分布较窄,对材料耐磨性能要求较高,为此在材质上我们选择高铬耐磨铸铁。该件结构简单,但是具有典型的环形大平面结构。
1 产品特点
零件重580kg,外圆轮廓尺寸Φ2700mm,壁厚40mm,内径Φ2250mm,是典型的环形大平面薄壁零件。
2 铸造工艺分析
本衬板为木质模样,手工树脂砂造型,3t中频感应电炉熔炼。由于结构简单,起模方便,模样完全位于下型。高铬白口耐磨铸铁硬度非常高,加工困难,所以加工量应留小一些,但考虑到铸件可能会产生变形,铸件径向尺寸比较大,一旦出现无加工量而报废,造成的损失也会比较大,所以要综合考虑反变形量,加工量大小。另外冒口、浇口的设计也非常关键。
2.1 反变形量与加工量
考虑到此件為平板类铸件,由于冷却速度不均匀,为了解决挠曲变形问题,在制造模样时,按铸件可能产生变形的相反方向留出反变形量[1]。依据经验,并查阅相关手册,确定反变形量5mm。参照《铸件尺寸公差和机械加工余量》标准,并结合本公司实际生产经验,确定外圆加工量20mm,平面单侧加工量12mm。
2.2 冒口设计
高铬耐磨铸铁的铸造工艺,应结合铸钢和铸铁的的特点,冒口尺寸按碳钢设计,浇注系统可按灰铸铁计算[2]。为保证冒口补缩效率,我们选择了缩径式发热冒口,依据冒口设计原理和以往生产经验,铸件放4只冒口,均布于铸件上平面,冒口径Φ75mm,冒口直径Φ150mm,高280mm,浇注完成后,及时在冒口顶面撒发热覆盖剂。
2.3 浇注系统设计
依据以往经验,浇注系统采用封闭-开放式浇注系统,即F杯>ΣF直<ΣF横<ΣF,内浇口开在铸件外圆,为避免夹砂、夹渣缺陷,我们采用陶瓷成型浇口,内浇口截面尺寸15*60(单位:mm),共10道,横浇道截面尺寸95*80(单位:mm),内浇口均匀分布在外圈1/2圆周上,直浇道采用陶瓷管,直径Φ90mm,选用闸门式池形浇口杯,铸造工艺简图如图1所示。
根据上述分析,制订了详细的工艺参数,拔模斜度1.5度,铸件收缩率2.1%,浇注温度1390-1410℃,为避免浇注时长时间烘烤大平面,采用倾斜浇注,倾斜角15度,浇注后2天开箱。
3 工艺实施及效果
第一批次共生产4件,开箱清理后发现,铸件平面全部发生挠曲变形,变形量22-25mm,已经超过预留反变形量与加工量。经过分析认为:主要是浇注后铸件温度场分布不均,冷却不同步造成的,铸件冷却缓慢的一侧受拉应力而内凹。为此我们修改了铸造工艺,由原来单包浇注,改为双包浇注,内浇口增加10道,几乎遍布于铸件整个外圈,使铸件温度场分布趋于均匀。
工艺改进之后,生产了12件,质量稳定,挠曲变形量在4-6mm,符合尺寸要求。对于已经发生挠曲变形的4件衬板。我们通过热处理减少了变形量,具体操作为:先将退火窑底部支平,再码放4件衬板,衬板之间用耐火砖隔开,最上边压重物,随其它铸件900℃退火。出窑冷却后,测量铸件变形量已经减少到5-8mm,在预留加工量范围内,挽回了废品损失。
4 结束语
对于径向尺寸较大的平板类铸件,除了要保证模样平整,没有变形外,合理设计浇注系统,确保温度场分布均匀是减少铸件变形量的关键。另外对于已经发生较大变形量的铸件,可通过热处理矫正。
参考文献
[1] 王文清,李魁胜.铸造工艺学[M],机械工业出版社,1998.
[2] 陆文华,等.铸造合金及其熔炼[M].北京:机械工业出版社,2002.