船用球鐵本體均衡凝固工藝設(shè)計

1、<p>　　船用球鐵本體均衡凝固工藝設(shè)計</p><p>　　摘要：本文以船用球鐵本體為例，在均衡凝固理論指導(dǎo)下，進(jìn)行了均衡凝固工藝設(shè)計，并應(yīng)用于實(shí)踐，獲得了健全鑄件，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　主題詞：球鐵件均衡凝固工藝 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>&

2、lt;b>　　前言 </b></p><p>　　我廠常年生產(chǎn)船用球鐵本體，按口徑不同分為七種，球鐵牌號為QT400-18。此本體為打壓件，要求有一定的耐壓性，壁厚8～9mm（法蘭除外），長期以來，澆冒口的設(shè)計采用鑄鋼的順序凝固原則，不僅出品率低，切割澆冒口的工作量大，加工余量多，生產(chǎn)周期長，而且常因澆注時，飛濺的鐵水凝結(jié)成鐵豆，經(jīng)大冒口進(jìn)入型腔，又因為本體件壁厚較薄，不能完全將進(jìn)入型腔的所有鐵

3、豆重新溶化，而使鐵豆夾在鑄件中，在打壓時出現(xiàn)滲漏，產(chǎn)生廢品。現(xiàn)運(yùn)用均衡凝固理論，采用有限補(bǔ)縮工藝，取消大冒口獲得了成功，生產(chǎn)出合格的本體鑄件。 </p><p>　　一、均衡凝固工藝要點(diǎn) </p><p>　　1．鑄鐵件的收縮不僅和化學(xué)成分、澆注溫度有關(guān)，還依賴于冷卻速度，越是薄小件，收縮越大，越應(yīng)強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，越是厚大件,收縮越小,可用小冒口或有限冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。 </p>&l

4、t;p>　　2．鑄鐵件的收縮時間只占總凝固時間的一部分，所以冒口不必晚于鑄件凝固。 </p><p>　　3．鑄鐵件的冒口不應(yīng)直接開在鑄件的幾何熱節(jié)上，而應(yīng)開在靠近熱節(jié)不在熱節(jié)的位置。 </p><p>　　4．為了防止石墨化膨脹使鐵水反饋到澆、冒口，內(nèi)澆口、冒口頸的尺寸要短、薄、寬。 </p><p>　　5．為了提高石墨化膨脹的利用程度，要求鑄型有足夠的剛

5、度。 </p><p>　　6．控制澆注溫度，澆注溫度過高，不僅會加大收縮，而且延長鑄件收縮時間。 </p><p>　　7．使用冷鐵可以平衡壁厚差，縮短熱節(jié)處的凝固時間和收縮時間，可以減少冒口或不用冒口。 </p><p><b>　　二、生產(chǎn)條件 </b></p><p>　　1．型砂：造型使用普通粘土砂，芯砂使用合

6、脂砂，手工造型、制芯，干砂型澆注，砂型強(qiáng)度大于85。 </p><p>　　2．熔煉：采用本溪生鐵，北京焦碳、新生鐵加入量90%，回爐料10%，化鐵爐為1t/h暖風(fēng)沖天爐，選用堤壩式?jīng)_入法進(jìn)行球化處理，球化劑為包頭生產(chǎn)的稀土鎂硅球化劑，孕育劑選用75Si-Fe，處理溫度>1440℃，嚴(yán)格控制生鐵中的Mn、P、S含量，具體化學(xué)成份如下（終鐵水）。 </p><p>　　C：3.2～3.

7、5Si：2.6～3.2 Mn：<0.35P：<0.08S：0.04 </p><p>　　三、均衡凝固工藝的設(shè)計（以Dg250型為例） </p><p>　　1．分型面：中間分型，采用平做、平澆、平冷工藝，一箱一件。 </p><p><b>　　2．澆注系統(tǒng)： </b></p><p>　　內(nèi)澆口：由零件圖

8、得知，鑄件在鑄型中的總高度C為55.4Cm，澆口杯水平面至內(nèi) </p><p>　?。?）澆口的距離Ho大約可確定在50 Cm，則平均靜壓頭Hp為： </p><p>　　Hp=Ho-C/8≈43 Cm </p><p>　　鑄件重量與澆冒口重量之和G確定為170Kg，鑄件平均壁厚確定為9mm，并由資料得知，經(jīng)驗系數(shù)S1為1.7~1.9，取S1=1.8，流速系數(shù)由手

9、冊查得為0.48，并加以修正取0.68。 </p><p>　　澆注時間t=S Gδ=20.74秒 </p><p>　　內(nèi)澆的最小面積F內(nèi)=G/0.31×μ?t Hp=5.93 Cm2,根據(jù)經(jīng)驗取為 </p><p>　　5.93×1.5=8.89≈9 Cm2 </p><p>　　內(nèi)澆口型式如圖一，澆口短、薄、寬，以防

10、止石墨化膨脹時使鐵水反饋到澆注系統(tǒng)。 </p><p>　　（3）橫澆口及直澆口：為適應(yīng)快澆要求，確定澆口面積比為： </p><p>　　直澆道形式為圓柱形，橫澆道形式為梯形，其各部分具體尺寸見圖二。 </p><p>　　在橫澆道末端，加放一個集渣包，其作用有三，一是集渣；二是緩流，減少鐵水對型芯沖擊力；三是保證在均衡凝固點(diǎn)到來之前，有足夠的鐵水來補(bǔ)充鑄件的液態(tài)

11、收縮和凝固收縮，起保險作用，其形式如圖三，為離心式集渣包。 </p><p>　?。?）澆注系統(tǒng)連接圖（圖四） </p><p><b>　　3．大冒口的取消 </b></p><p>　　在鑄件凝固過程中，上箱型腔的法蘭根部最后凝固，易形成縮孔、縮松。在均衡凝固理論指導(dǎo)下，此處加放成形外冷鐵，以加速其凝固速度，使之先于澆口處凝固或與澆口處同時

12、凝固，凝固過程中體積收縮所需要補(bǔ)充的鐵水由澆注系統(tǒng)供給，澆注系統(tǒng)這一時刻應(yīng)保證暢通，在鑄悠揚(yáng)進(jìn)入均衡凝固階段是，內(nèi)澆口應(yīng)及時凍結(jié)，以充分利用石墨化膨脹進(jìn)行自補(bǔ)縮。所以，只要嚴(yán)格控制內(nèi)澆口的尺寸及形式，有足夠的鑄型鋼度，合理使用冷鐵平衡壁厚差，取消大冒口是完全可行的。 </p><p>　　4．出氣冒口的加放 </p><p>　　為了便于鑄型內(nèi)氣體的順利排出，取消大冒口后，在鑄件的最高處及

13、法蘭盤頂部各放一出氣冒口。由均衡凝固理論得知，這兩個出氣冒口的尺寸介于冷盤與中性體之間為佳。所以確定為C4和C8，以保證在清除出氣冒口時不致使與鑄件接觸處產(chǎn)生縮孔。 </p><p>　　5．砂芯氣體的導(dǎo)出 </p><p>　　由于兩個出氣冒口很小，使用的芯砂又是合脂砂，發(fā)氣量很大，如不及時將砂芯發(fā)出的氣體導(dǎo)出型腔外，就很可能使鑄件產(chǎn)生氣孔，澆不足等缺陷。為此，我們設(shè)計了專用砂箱，并將木

14、模的芯頭加長，引出箱外，保證了氣路的暢通。 </p><p>　　6．其它工藝參數(shù)： </p><p>　　鑄造收縮率：0.8% </p><p>　　澆注溫度：1300℃--1350℃ </p><p><b>　　分型負(fù)數(shù)：-2 </b></p><p><b>　　分芯負(fù)數(shù)：-3

15、</b></p><p><b>　　工藝補(bǔ)正量：+2 </b></p><p>　　機(jī)械加工余量：（見圖五） </p><p>　　7．鑄造工藝簡圖（圖五） </p><p>　　四、均衡凝固工藝的生產(chǎn)實(shí)踐 </p><p>　　將本體的均衡凝固工藝應(yīng)用于生產(chǎn)，對50件鑄件進(jìn)統(tǒng)計，發(fā)

16、現(xiàn)有4件在法蘭根部出現(xiàn)輕微裂紋，其它件經(jīng)加工后無縮孔、縮松等缺陷。對裂紋的產(chǎn)生進(jìn)行分析，主要是由于此處使用外冷鐵，退讓性很差，導(dǎo)致收縮受阻，出現(xiàn)裂紋，在后來的生產(chǎn)中，我們除了嚴(yán)格控制澆注溫度外，還采取了冷鐵處反復(fù)刷涂料的指施，保證冷鐵上涂料層厚度在0.5mm以上，基 </p><p>　　本上解決了這一問題。 </p><p>　　五、傳統(tǒng)工藝及均衡凝固工藝效果比較 </p>

17、<p>　　均衡凝固工藝的應(yīng)用，不但節(jié)約了鐵水，節(jié)省了切割大冒口的清理費(fèi)用，加快了生產(chǎn)周期，同時使廢品率也有所下降。兩種工藝的效果比較見下表： </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　在鑄鐵件的生產(chǎn)中，正確使用冒口和冷鐵，在均衡凝固理論指導(dǎo)下進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計，不僅可以提高鐵水利用率，降低鑄件成本，減少工藝消耗，還可以加快生產(chǎn)

18、周期，降低廢品率，其綜合經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]《鑄鐵件均衡凝固的研究與應(yīng)用》魏兵等，陜西機(jī)械學(xué)院 1989年4月29日 </p><p>　　[2]《鑄造實(shí)用手冊》東北工學(xué)院出版社 1988年8月第一版 </p><p>　　作者簡介張慶宏，工程師