風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輪轂主軸座等球墨鑄鐵件的工藝設(shè)計

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求日益增長，通風(fēng)發(fā)電逐步發(fā)展，其核心部件中的鑄鐵件市場前景廣闊。輪轂、主軸座等球墨鑄鐵件,由于特殊的使用條件限制,必須具有很好的延伸率、沖擊功、球化率等機(jī)械物理性能。這種鑄件從合金冶煉、造型材料的選擇,到鑄后熱處理等各方面技術(shù)要求都很高。我廠根據(jù)市場需求進(jìn)行了多次生產(chǎn)實踐,取得了良好的效果,現(xiàn)以輪轂為例介紹如下。1產(chǎn)品總結(jié)輪廓尺寸SR1280mm主要壁厚70~120mm材質(zhì)QT400-18L重量毛重9650kg液重15000kg2u2004試驗材料和方法鑄件應(yīng)先進(jìn)行一次人工時效處理,粗加工后再進(jìn)行第二次人工時效處理;鑄件加工前應(yīng)進(jìn)行低溫石墨化退火。材質(zhì)化學(xué)成份(%):C3.4~3.8;Si1.8~2.3;Mn<0.4;P<0.04;S<0.01;Ni0.5~1.0;Mg0.02~0.06;Cu<0.2。力學(xué)性能指標(biāo):抗拉強(qiáng)度≥400N/mm2,屈服強(qiáng)度≥250N/mm2;室溫延伸率≥18%;低溫沖擊值(-20℃Akv值)>12J/cm2;提供與鑄件狀態(tài)一樣的附鑄試件做實驗。不允許有疏松、裂紋、夾渣、缺角等缺陷;用樹脂砂型鑄造。鑄件應(yīng)進(jìn)行局部著色探傷,在各對接孔寬度為200mm的區(qū)域做X光探傷,并提供探傷報告。鑄件尺寸及加工余量應(yīng)符合圖紙尺寸要求,壁厚應(yīng)均勻,不加工的壁厚公差為±5mm。3工藝方案3.1鑄造工藝設(shè)計由于該鑄件壁厚懸殊大,且?guī)讉€軸孔端面不允許有鑄造缺陷,根據(jù)均衡凝固理論,采取了壓邊冒口,輔以澆冒口一體化的工藝,同時在幾個重要工作面附加一定尺寸的外冷鐵來調(diào)整壁厚差,提高該部位的組織致密度。具體方工藝案如下:(1)液重15000kg。(2)澆冒系統(tǒng)開設(shè)是鑄件成功與否的關(guān)鍵之一,經(jīng)過計算采用下列組元的澆冒系統(tǒng)設(shè)計。直澆口:&100mm×2;橫澆口:110mm×130mm×90mm;內(nèi)澆口:&60mm×4;隨形壓邊冒口350mm×400mm×700mm共3個,瓶式冒口&60×500mm共6個;澆冒口一體化連接。(3)壁厚偏差和表面質(zhì)量控制:造型材料,樹脂自硬砂和相應(yīng)的醇基涂料,保證尺寸精度和表面質(zhì)量;采用定位芯頭和整體芯盒,下芯時配檢查樣板,保證尺寸精度。(4)低溫沖擊功是該類鑄件所要求的特殊性能,通過合理選擇化學(xué)成分和優(yōu)化低溫石墨化熱處理工藝,可以得到有效保證。3.2熱性能分析為保證鐵水質(zhì)量,采用15t中頻電爐熔煉,要求爐膛內(nèi)潔凈,無殘留合金鐵水。利用德國OBLF公司GS1000直讀光譜儀、HCS-140高頻紅外碳硫分析儀、德國賀利氏Mutil-labQuikCup熱分析儀,進(jìn)行爐前快速分析和爐后分析。根據(jù)化學(xué)成份和組織要求,采用本溪優(yōu)質(zhì)生鐵,碳素廢鋼,要求無泥砂和油污。采用高的過熱溫度,提高金屬液的純凈度,即在出爐溫度的基礎(chǔ)上增加100~200℃的過熱。熔化工藝:用本溪生鐵啟爐,熔清后加入廢鋼;爐內(nèi)鐵水1410±10℃,停電,扒渣,取爐前試樣,化驗C、Si、Mn、P、S。根據(jù)爐前分析結(jié)果,調(diào)整爐內(nèi)原鐵水成分,其要求為:(%)C3.8~4.0、Si0.6~0.7、Mn≤0.4、P≤0.04、Ni0.5~1.0、S≤0.02,其中Si量調(diào)整在1410±10℃時進(jìn)行。鐵水升溫至1480~1490℃停電,保溫靜置。同時取樣做爐前快速分析化驗:C、Si、Mn、P、S?；灣煞址弦髣t進(jìn)行爐前處理,鐵水出爐前進(jìn)行扒渣,鐵水出爐溫度1420±10℃。球化采用堤壩沖入法,球化劑選用德國進(jìn)口特殊產(chǎn)品,加入量為鐵水量的1.8%。鐵水沖入包內(nèi)1/2后進(jìn)行孕育處理,加入FeSi75為鐵水量的0.8%,塊度20~30mm,需預(yù)先烘烤。攪拌、扒渣后,在鐵水表面加入0.2%的FeSi75,塊度2~4mm,需預(yù)先烘烤,并保證無雜物。澆注溫度確定在1310~1330℃之間,取下限控制,并適當(dāng)控制澆注速度。3.3低溫石墨化退火熱處理工藝曲線根據(jù)鑄態(tài)情況,我們選擇了低溫石墨化退火和回火工藝。低溫石墨化退火熱處理工藝曲線見圖1。回火工藝曲線見圖2。鑄件鑄態(tài)及熱處理后各項性能指標(biāo)對照表見表1,基本滿足了技術(shù)要求。4解決低溫沖擊功值離目標(biāo)的數(shù)值對策壁厚偏差需進(jìn)一步控制,要求為±5mm,實際為7mm。主要從造型工藝、操作方案等方面加以完善,采用模板造型、金屬模具造型等,提高尺寸精度。低溫沖擊功值離目標(biāo)數(shù)值還有差距,解決方法是根據(jù)不同壁厚尺寸的鑄件,調(diào)整低溫石墨化退火的各階段溫度及時間參數(shù),獲得更好的性能指標(biāo)。表2是我廠采取完善后的低溫石墨化退火熱處理工藝曲線為某廠生產(chǎn)的輪轂鑄件的最終實測數(shù)據(jù)匯總。5風(fēng)電球墨鑄鐵件的生產(chǎn)制造風(fēng)