均衡凝固工藝在大型球墨鑄鐵件中的應(yīng)用

1鑄件性能分析鑄造是發(fā)動機的重要部件。材料為qt400-15，鑄造輪廓尺寸為23001mm526mm26mm，最大橫徑厚度為10mm，側(cè)壁厚度為53mm，平均底部厚度為26mm，前壁厚度為53mm，板材厚度為53mm，板材重量為698.51kg，金屬溶液重量為91。由于帶有彎曲孔，應(yīng)在加工后進行切割。請參考圖。1.國外鑄造孔和減速孔。2板芯的補縮和補縮原工藝設(shè)計為半開放式澆注系統(tǒng),1個直澆口布置在鑄件的端頭、2個橫澆道布置在鑄件兩側(cè)、12個內(nèi)澆道分別布置在兩側(cè)橫澆道的下面,采用底注式充型方式。為增強激冷效果,在每個隔板芯的軸瓦部位放置半圓形冷鐵;為保證隔板補縮充分,在每個隔板上端放置補縮冒口。這種工藝方法在一些鑄件上經(jīng)常采用,但是對于中間體這樣的大型鑄件卻存在諸多問題,由于直澆口截面積小,減緩了充型速度,加上內(nèi)澆口數(shù)量少,延長了充型時間,往往在鑄件未完全澆滿之前已經(jīng)建立起石墨化膨脹效應(yīng),同時由于冒口的存在,在石墨化膨脹效應(yīng)的推動下使液態(tài)金屬液向冒口方向移動,此時冒口已經(jīng)起不到補縮作用,由于隔板正處于冒口的下方,在冒口根部很容易出現(xiàn)縮松缺陷,采用該工藝方法生產(chǎn)的鑄件由于隔板處縮孔、疏松的存在造成鑄件良品率偏低。3通過工藝改進和生產(chǎn)控制單元3.1分娩材料.4%聚5-a(1)生鐵選取Z141.1.1生鐵(GB/T718-1982),其含磷量小于0.06%,含硫量小于0.04%。(2)孕育劑選取FeSi75Al1.5-A(GB/T2272-1987),其含磷量小于0.035%,含硫量小于0.02%。(3)低碳鋼表面不得有嚴(yán)重銹蝕和油污,夾帶的泥沙必須清理干凈,不含反球化元素以及容易產(chǎn)生偏析和碳化的合金元素;爐料裝爐前需進行噴砂,滾筒清理并烘烤。3.2化過程系數(shù)采用1.5t中頻無芯感應(yīng)電爐,熔化全過程功率因數(shù)控制在0.9以上,爐料熔化快,元素?zé)龘p小,熔化全過程產(chǎn)生電磁攪拌,鐵液的成分和溫度均勻。3.3造型制芯與砂箱采用脲烷系自硬樹脂砂,其終強度(24h強度)為0.8~1.3MPa,造型制芯全部用新砂,上下型使用標(biāo)準(zhǔn)砂箱,合箱完成后用卡子固定,防止脹箱和抬型。3.4灌溉系統(tǒng)的設(shè)計利用均衡凝固技術(shù)來進行設(shè)計。3.4.1澆注系統(tǒng)設(shè)計采用雙向橫澆道,直澆道布置在鑄件端頭一側(cè);為保證充型平穩(wěn)、排氣順利和有利于擋渣,采用底注式先開放后封閉的澆注系統(tǒng),加大直澆道、橫澆道、內(nèi)澆道的尺寸,澆口比選擇澆注溫度控制在1340~1360℃,實現(xiàn)低溫快澆、大流量、低流速、平穩(wěn)充型;為凈化鐵液、過濾熔渣,在內(nèi)澆道處放置鑄鐵專用型陶瓷過濾網(wǎng)。過濾網(wǎng)的設(shè)置見圖2。3.4.2內(nèi)澆道鋪設(shè)在鑄件兩側(cè)隔板處各設(shè)置一個內(nèi)澆道,單個內(nèi)澆道的尺寸為10mm×40mm,小于無冒口補縮內(nèi)澆道15mm×60mm的尺寸,共設(shè)置18個內(nèi)澆道,實現(xiàn)分散引入金屬液,使內(nèi)澆道提前凝固,型腔內(nèi)部盡快建立起石墨化膨脹力。內(nèi)澆道的位置和數(shù)量見圖3。3.4.3確定開口的位置、數(shù)量和大小的選擇在上型隔板及兩側(cè)壁處均勻設(shè)置明出氣孔,其數(shù)量為60個,直徑為20mm,其分布圖如圖4。3.5內(nèi)-內(nèi)澆道流量系數(shù)的確定采用如下公式校核在充型過程中橫澆道是否充滿:h余=h3-(h橫-h內(nèi)/2),式中,h余-橫澆道充滿有余的高度;h橫-橫澆道的高度,取16mm;h內(nèi)-內(nèi)澆道的高度,10mm;h3-鐵液流經(jīng)內(nèi)澆道所受的實際壓頭。取流量系數(shù)μ1=0.74,μ2=0.74,μ3=0.54,澆口比為其中,μ1-直澆道的流量系數(shù);μ2-橫澆道的流量系數(shù);μ3-內(nèi)澆道的流量系數(shù)。式中,k1-直澆道橫澆道有效截面比;k2-直澆道內(nèi)澆道有效截面比。H為直澆道壓頭,取H=46cm?？捎嬎愕贸鰄3=13.56cm,則h余>0,說明在充型過程中橫澆道呈充滿狀態(tài),有利于熔渣的上浮。4澆注溫度對無冒口鑄造技術(shù)的影響根據(jù)均衡凝固技術(shù)理論,針對大型球墨鑄鐵件,使用優(yōu)質(zhì)爐料和冶金質(zhì)量好的熔煉爐;設(shè)計扁薄寬大的內(nèi)澆道和明出氣孔;選擇合適的澆注溫度,