電梯八槽導(dǎo)向繩輪的鑄造工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u19635第一章零件分析 4225161.1零件結(jié)構(gòu)特點分析 495271.2零件用途 5261821.2.1零件工作環(huán)境分析 5139921.2.3零件的重要加工面硬化處理 610901.3鑄件材質(zhì)特點 6130261.4QT600-3的各種性能分析 696451.4.1流動性 6170191.4.2收縮性 6309601.4.3體收縮 6106601.4.4共晶膨脹 7274541.4.5內(nèi)應(yīng)力 8316131.4.6斷面敏感性 869231.4.7可加工性 874791.4.8金相組織對性能的影響 816160第二章造型材料選擇 9162022.1造型材料的選擇要求 9121702.2造型材料的選擇 9262852.3涂料的選擇 1163702.3.1樹脂砂涂料的選擇 1117477第三章鑄造工藝的選擇 1230193.1分型面的選擇 12269073.2砂箱內(nèi)鑄件的數(shù)目與排列 14170763.3鑄造工藝參數(shù)的確定 14311603.3.1鑄件尺寸公差 14327563.4.2起模斜度 16182683.5砂芯設(shè)計 1638363.6吃砂量的確定 16248063.7鑄造方法的確定 1727458第四章澆注系統(tǒng)設(shè)計 17108314.1澆注位置的確定 1785024.2澆注時間的確定 17299624.3澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算 184583第五章鑄造工藝的模擬與分析 19277645.2方案對比 216860第六章冒口與冷鐵設(shè)計 248568第七章熔煉工藝參數(shù)的確定 25136447.1成分 25111267.2配料 25308377.3熔煉過程 25301307.3.1熔煉操作及孕育處理 25146567.3.2球化處理 2617655第八章鑄造工藝裝備 26179458.1模樣 2680818.2砂箱設(shè)計 27244528.3芯盒設(shè)計 2720935第九章鑄件模擬分析 2924345第十章鑄件質(zhì)量檢測及處理 322342310.1鑄件清理 321822010.2X射線探傷檢測 321426210.3熒光探傷 33226410.4鑄件熱處理 331354310.5拋丸處理 3331560第十一章工藝卡 333494總結(jié) 345754參考文獻 35摘要本次鑄造工藝設(shè)計為電梯八槽導(dǎo)向繩輪的鑄造工藝設(shè)計，其材質(zhì)為QT600-3。導(dǎo)向輪的主要作用是增大轎廂與對重之間的距離，并對轎箱與對重的活動自由度有較好的限制作用。并通過改變鋼絲繩的運動方向來控制電梯轎箱和對重沿著導(dǎo)軌固有方向做升降運動。電梯導(dǎo)向輪還具有著滑輪結(jié)構(gòu)，它還起到了滑輪組省力的作用，是電梯的核心部件之一，其工作性能好壞直接影響到電梯運行的可靠性和安全性。因此，對鑄件工作面耐磨性以及拉伸強度有著較高要求。為保證鑄件質(zhì)量對其精度也有較高要求：鑄件不允許有氣孔、疏松、縮孔、裂紋等缺陷的產(chǎn)生。為了得到良好的鑄件,首先根據(jù)現(xiàn)有的零件圖，了解到此鑄件為球墨鑄鐵鑄件，在工藝上有很多需要注意的地方，通過翻閱書籍資料、網(wǎng)上搜索論文、老師的指導(dǎo)以及實地去工廠參觀實習與現(xiàn)場生產(chǎn)工人交談，初步確定了鑄造方案后，便開始運用計算機輔助設(shè)計軟件Procast，進行多次模擬、缺陷分析，最終確定了適合實際生產(chǎn)需求的鑄造方案，本文列舉了兩次具有代表性的Procast模擬過程來闡述我們鑄造方案是如何確定的，利用該種鑄造方案，既保證了鑄件內(nèi)部重要部位的完整，又確保了鑄件的成品率，具有很高的技術(shù)先進性。關(guān)鍵詞：八槽導(dǎo)向繩輪；電梯；實際生產(chǎn)需求的鑄造方案1.1零件結(jié)構(gòu)特點分析1）零件名稱：八槽繩輪圖1-1零件二維、三維圖2）材質(zhì)：QT600-33）零件尺寸：550mm×550mm×200mm，鑄件約276.5Kg4）八槽繩輪技術(shù)要求：鑄件不允許有氣孔、疏松、縮孔、裂紋等缺陷;5）鑄件去毛刺處理，未注明圓角R5，未注明倒角R1；6）輪槽硬化處理，硬度為HB180-220；7）未注明公差按GB/T1840-m處理（中等級）。8）單件小批量手工造型9）化學成分如下表：1-1鑄件化學成分表CSiMnSPMg注（RxOy）3.6～3.82.4～2.80..3～0.50.03～0.035＜0.10.045～0.050.033～0.049機械性能：1-2鑄件機械性能表（附鑄試樣4塊，2塊用于自檢，2塊交付客戶）σb（MPa）σs（MPa）δ5（%）HBS主要金相組織≥600≥370≥3170～270珠光體+鐵素體1.2零件用途本次鑄件為八槽繩輪，實際應(yīng)用于電梯導(dǎo)向系統(tǒng)中。圖1-2為電梯中導(dǎo)向輪安裝位置示意圖： 圖1-2繩輪安裝位置示意1.2.2零件結(jié)構(gòu)分析零件的最大尺寸為550mm×550mm×200mm，最小壁厚為30mm,最大壁厚為82.5mm。鑄件空腔比較大，而且孔洞也較多，因此要求鑄件需要具有足夠的強度和硬度，提高球墨鑄鐵工件的使用壽命，對球墨鑄鐵進行表面強化處理十分重要REF_Ref12505\w\h[1]。本零件為八槽繩輪，實際應(yīng)用于電梯中的導(dǎo)向輪，它的重要加工面即為其主要工作面，也就是其八個輪槽以及繩輪安裝軸的部位，這幾個部位是零件的磨損面，故需要進行硬化處理，以增強其力學性能REF_Ref15163\w\h[2]。1.3鑄件材質(zhì)特點八槽繩輪的材質(zhì)為QT600-3，其基體組織為鐵素體和珠光體。零件質(zhì)量為276Kg，QT600-3綜合性能較高，具有中等韌性和塑性，中等強度，鑄造工藝性能良好以及耐磨性和減震性良好等特點，并且還能通過多種熱處理方法改變它的性能REF_Ref15441\w\h[3]。1.4QT600-3的各種性能分析與高牌號（亞共晶）灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵的流動性較好，且當球墨鑄鐵碳當量在4.6%左右時，流動性最好。表1-3鑄鐵的線收縮合金種類自由收縮率（%）受阻收縮率（%）灰鑄鐵收縮前膨脹珠光體前收縮共析膨脹珠光體后收縮總收縮球墨鑄鐵0.4～0.940.3～0.60～0.030.14～1.000.5～1.20.7～1.0對于本次球墨鑄鐵所用材料球墨鑄鐵而言，其自由線收縮前膨脹較大。實際線收縮率為0.4%～1.0%，本次的砂型鑄造中，縮尺寸應(yīng)盡量取小值。球墨鑄鐵收縮前的膨脹較大，常伴有縮孔發(fā)生。球墨鑄鐵收縮傾向大小還與所選用的鑄型剛度有極大的關(guān)系，進而會對鑄件的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響REF_Ref16313\w\h[4]。鑄型若用了非剛性的材料，則會由于球墨鑄鐵具有的共晶膨脹特性，而使得鑄型內(nèi)壁在一定程度上的位移，球墨鑄鐵也會因此而變得容易漲大。對于后收縮，其體收縮率大概是3%～9%。干型砂型的冒口補縮為4.6%；水玻璃砂型的冒口補縮為5.5%；濕型的冒口補縮為8.5%。球墨鑄鐵具有著糊狀凝固的特性，而且它共晶凝固耗時較長，這段時間內(nèi)會析出石墨，體積也會變得膨脹。且其共晶膨脹量較大，大概為0.6%～1.0%；碳當量CE4.65%時膨脹最大。球墨鑄鐵的共晶膨脹力也是比較大的；濕砂型時，為0.29～0.98MPa；干砂型時，為0.98～1.96MPa；金屬型時，＞2.96～4.93MPa。球墨鑄鐵的彈性模量大大高于灰鑄鐵，已經(jīng)十分接近于鋼。所以，在八槽繩輪的工藝設(shè)計中應(yīng)該對其結(jié)構(gòu)進行合理的設(shè)計，以防止因應(yīng)力而對鑄件的品質(zhì)產(chǎn)生一定的影響REF_Ref16865\w\h[5]。球墨鑄鐵的斷面敏感性較其他鑄鐵小，對于較厚的斷面會伴隨石墨漂浮、較多的鐵素體、粗大的石墨、粗大共晶團的出現(xiàn)，而對于相對較薄的斷面會出現(xiàn)白口。所以，對于球墨鑄鐵，應(yīng)該進行熱處理工藝，減少斷面敏感性。添加Ni、Cu、Mo、Sn等合金元素，以降低含碳量。球墨鑄鐵的可加工性高于鋼，低于灰鑄鐵。表1-4球墨鑄鐵的鑄造尺寸金相組織退火鐵素體鑄態(tài)鐵素體鑄態(tài)珠光體含有較多自由滲碳體模樣縮尺4/10005/1000（12～13）/1000（15～18）/1000球墨鑄鐵具有的球狀石墨，它的基體組織決定了它的性能。在鑄鐵的共析轉(zhuǎn)變是有著較寬的溫度范圍的，在這個溫度范圍內(nèi)會存在很多的基體，而且在這個溫度內(nèi)的不同溫度都會有不同數(shù)量的鐵素體和奧氏體平衡數(shù)與之對應(yīng)。鐵素體的塑性以及韌性好、耐熱性好、耐蝕性良好、不耐磨、強度和硬度低，易切削；珠光體的強度和硬度高，而塑性和韌性低;耐熱性，耐蝕性較差。珠光體對球墨鑄鐵性能會有很大影響，珠光體越彌散，即片層越薄越細，其強度、硬度越高，越抗疲勞，越耐磨。表1-5球墨鑄鐵金相組織的控制牌號基體組織石墨珠光體+鐵素體珠光體60%～80%，鐵素體余量；重要鑄件應(yīng)少甚至盡量無游離滲碳體、磷共晶球化率＞80%，宜＞90%；石墨呈球狀；石墨數(shù)量多，球徑≥5～6級圖1-3鐵碳合金相圖第二章造型材料選擇造型材料的選擇也是鑄件生產(chǎn)的重要步驟，選擇不同的造型材料，鑄件的質(zhì)量也會有所差異，生產(chǎn)所需的經(jīng)濟成本以及砂子的循環(huán)利用、對環(huán)境的影響程度都會有所不同。所以應(yīng)該根據(jù)八槽繩輪的實際生產(chǎn)定位來選擇適合它的造型材料。本次設(shè)計八槽繩輪鑄件所用材料QT600-3，其所用球墨鑄鐵的特點為：它的流動性性能較為優(yōu)異，同時具有較小的熱膨脹系數(shù)，并且本次設(shè)計所用球墨鑄鐵的收縮率較其他材料而言也較小，但是該鑄鐵澆注時會使鑄件產(chǎn)生許多缺陷，例如夾渣氣孔等，從而大大降低了該鑄件的質(zhì)量，不滿足設(shè)計要求，因此，本次設(shè)計必須要采用發(fā)氣量很少的材料去作為芯砂和型砂。2.2造型材料的選擇此次零件造型材料的選用，在經(jīng)過一系列對比后選擇了樹脂砂造型。樹脂砂造型的優(yōu)點如下所述：透氣性較強、潰散性也好、強度也比較高、還能對鑄件的尺寸精度以及表面的光潔度有一定的保證；舊砂還可以循環(huán)利用；對操作員的技術(shù)含量沒有較高的要求，產(chǎn)品的鑄成率也較高；而且生產(chǎn)周期短，效率高，所以本次設(shè)計才選用樹脂砂造型。本次設(shè)計采用的樹脂砂有以下三種類型，下表對三種樹脂砂的優(yōu)缺點進行了一番對比REF_Ref17338\w\h[6]。表2-1三種樹脂砂性能優(yōu)缺對比樹脂砂種類呋喃樹脂砂堿性酚醛樹脂自硬砂PEPEST自硬砂優(yōu)點1、有著很好的混容性能；型砂的流動性很好；2、型砂還有著較好的潰散性；3、且鑄件表面清理打磨容易。1、樹脂砂中不含有氮、硫、磷等元素，而且在高溫下會出現(xiàn)二次硬化的現(xiàn)象，硬化后其強度可以達到很大。2、該樹脂砂不會產(chǎn)生刺激氣體，污染環(huán)境或者對員工造成傷害。它的裂紋傾向比表中所示的第一種樹脂砂要小，同時它的落砂清理較為容易。3、該樹脂砂具有優(yōu)異的潰散性。4、硬化性能好，可在較低的溫度下固化。該樹脂砂其使用壽命較長，可長時間使用，節(jié)省成本，符合經(jīng)濟效益，同時它的流動性也很好，并且該樹脂砂硬化所需要的時間很短，同時舊砂再生也很方便，提高了整體的效率及資源的利用。缺點該樹脂砂在使用時會產(chǎn)生很多有毒氣體，對員工身體造成傷害，導(dǎo)致實際生產(chǎn)工作環(huán)境十分惡劣，同時它的發(fā)氣量很大，在高溫環(huán)境下退讓性能不是很好。1.該樹脂砂它的樹脂加入量相比于表中所示第一種樹脂砂要多，造成該成本過多2.該樹脂砂的舊砂再生相比較于表中所示第一種樹脂砂要更加困難。3該樹脂砂不易長時間存放，穩(wěn)定性較差。該樹脂砂含氮量很高，在使用時會產(chǎn)生刺激性有害氣體，實際生產(chǎn)時工作環(huán)境很差，并且其樹脂加入量也很多，成本很大，并且該樹脂砂有很大的發(fā)氣量，容易使鑄件產(chǎn)生氣孔類的缺陷。通過上表對三種樹脂砂的優(yōu)缺點對比，同時考慮到本次設(shè)計八槽繩輪鑄件要求，所用型砂、芯砂發(fā)氣量必須要小，且考慮到經(jīng)濟成本及綠色環(huán)保等方面，在保證本次鑄件質(zhì)量的前提下，最終選用了酯固化堿性酚醛樹脂砂REF_Ref17404\w\h[7]。2.3涂料的選擇涂料的選擇對鑄件表面質(zhì)量的好壞起到了非常重要的作用。八槽繩輪的表面是鑄件的工作面也是本次鑄件重要加工面，要求不允許有縮孔等缺陷的發(fā)生。故而對本鑄件鑄造涂料的選用極其重視REF_Ref18037\w\h[8]。選取涂料配方與性能分別如表2-2和表2-3所示：3.1分型面的選擇根據(jù)該鑄件結(jié)構(gòu)對稱等特點，制定出了以下4種分型方法，并對4種分型進行優(yōu)缺對比，進而選定出較為合適的分型面。3-1分型面位置的選擇方案編號位置選擇優(yōu)劣一優(yōu)點：充型較快，保證金屬液在規(guī)定時間內(nèi)充滿型腔。缺點：砂箱高，造型困難，填砂，緊實，起模都不方便。且于該分型面下澆注金屬液時，由于砂箱較高，造成金屬液高低存在較大落差，會對砂型有較大的沖擊，并且于澆注過程中容易卷入氣體造成許多鑄件缺陷的發(fā)生，這樣也將無法滿足鑄件的鑄造要求。二優(yōu)點：保證大平面在下；砂芯的數(shù)量少，且砂芯易放置。于該分型面下的澆注位置，避免了夾砂結(jié)疤類缺陷的產(chǎn)生，較方案一更容易保證鑄件的品質(zhì)，滿足本鑄件的鑄造要求，并且較表中方案一下芯更方便且更易造型，也方便起模。缺點：于奔分型面下生產(chǎn)，在合箱時應(yīng)該高度重視此過程，不然會有錯箱發(fā)生的可能。三優(yōu)點：砂箱較方案一不是很高，下芯也更加方便。缺點：三箱造型，操作較為麻煩；鑄件過程中，可能會使鑄件產(chǎn)生錯邊（箱）；分型面多，從而對鑄件的尺寸精度造成影響。四優(yōu)點：保證大平面在下；方便起模；砂芯所需數(shù)量少缺點：砂芯放置較為困難；容易錯邊綜上所述，方案二既避免了方案一充型時的一系列問題的產(chǎn)生，也避免了方案三中操作不易，所以最終我們預(yù)選定了更為適合技術(shù)要求和生產(chǎn)條件的方案二、方案四。3.2砂箱內(nèi)鑄件的數(shù)目與排列在造型時，由于要保證八槽繩輪鑄件的工作面質(zhì)量及其硬度要求，故而選取一箱一件造型。由鑄件質(zhì)量確定鑄件的吃砂量REF_Ref19141\w\h[9]，鑄件在砂箱中的排列如下圖3-1，3-2所示：圖3-1上砂箱三維圖圖3-2下砂箱三維圖3.3鑄造工藝參數(shù)的確定選用鑄件公差等級為DCTG11（GB/T6414-2017-DCTG11-RMAG（F））REF_Ref19533\w\h[10]。表3-2鑄件的機械加工余量等級（摘自GB/T6414-2017）機械加工余量（摘自GB/T6414-2017）單位為mm八槽繩輪上部側(cè)面加工部分尺寸為：Φ550，基本尺寸550，查表3-5鑄件尺寸公差數(shù)值（摘自GB/T6414-2017）DCTG11公差值為7，位于澆注位置的側(cè)面，雙側(cè)加工，查表3-6機械加工余量（摘自GB/T6414-2017）RMAG(F)（摘自GB/T6414-2017）對應(yīng)數(shù)值為3，加工量為：7/4+3=4.75mm，圓整取加工量為5.0mm。八槽繩輪上端面加工部分尺寸為：Φ550，基本尺寸550，位于澆注位置的頂面，雙側(cè)加工，對應(yīng)的DCTG11公差數(shù)值為7，由加工余量等級RMAG(F)降一級即RMAG(G)對應(yīng)的數(shù)值為4，加工量為：7/4+4=5.75mm，圓整取加工量為6.0mm。八槽繩輪下端面加工部分尺寸為：Φ550，基本尺寸550，位于澆注位置的底面，雙側(cè)加工，加工量為：7/4+3=4.75mm，圓整取加工量為5.0mm。中軸孔加工部分尺寸為Φ186、Φ200，側(cè)面及下端面，基本尺寸為200，加工量為：5.6/4+2=3.4，圓整取加工量為3.5mm。Φ186位于澆注位置上端面的加工量為：5.6/4+2.8=4.2，圓整取加工量為4.5mm。八槽繩輪分型面在其高度方向上中間位置，則計算加工量后，上下鑄型高度為105.5mm，采用金屬模樣造型，依據(jù)表3-7起模斜度（JB/T5105-1991），測量面的高度大于100小于160mm的，按照金屬模樣起模斜度為0.5°。八槽繩輪鑄件質(zhì)量為276.5Kg。3.5砂芯設(shè)計八槽繩輪的中間砂芯尺寸為Φ190，其高度為211mm，設(shè)計1#砂芯，因此該砂芯的上芯頭高度為40mm，下芯頭高度為25mm。六個減重腰形孔，砂芯太小，為了便于造型，將減重空的砂芯與凹槽設(shè)計為一個整體砂芯，平均直徑尺寸為Φ380，高度為157mm，該砂芯不設(shè)計上芯頭，下芯頭高度為30mm。以上兩種垂直砂芯的上、下芯頭設(shè)計斜度，便于下芯，依據(jù)表3-9垂直芯頭的斜度a，設(shè)計所有砂芯的上芯頭的斜度為10?，下芯頭斜度5?。設(shè)計砂芯芯頭與芯頭座間隙S，設(shè)計1#垂直砂芯與芯頭座間隙為S=1.0mm，2#垂直砂芯與芯頭座間隙為S=1.5mm。設(shè)計芯頭座集砂槽，設(shè)計砂芯#1的落砂槽尺寸為e=3mm，f=4mm，砂芯2#、#3#的落砂槽尺寸為e=4mm，f=5mm。3.6吃砂量的確定經(jīng)過軟件分析八槽繩輪單件質(zhì)量為276Kg，查表按重量確定吃砂量，吃砂量最小尺寸為：a=120mm，b=120mm，c=70mm，d=80mm，f=70mm。3.7鑄造方法的確定八槽繩輪為單件中的小批量生產(chǎn)，手工造型，一箱一件生產(chǎn)。澆注系統(tǒng)設(shè)計的合理與否對鑄件的質(zhì)量有著偌大的關(guān)系，鑄件所產(chǎn)生的鑄件廢品中大概有30%是因為澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理而產(chǎn)生的。4.1澆注位置的確定根據(jù)八槽繩輪本身對稱、孔洞較多、所用材料為QT600-3、且要求鑄件不允許有縮松縮孔等缺陷的發(fā)生，以及綜合考慮到鑄造工藝實施過程中的許多實際生產(chǎn)問題，對本鑄件設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)也顯的尤為重要REF_Ref20630\w\h[11]。本鑄件所用材質(zhì)為球墨鑄鐵，故而還需考慮液態(tài)鐵水的孕育及其熱處理等問題。鑄件下部厚大部位要保證使用性能，減少縮孔，夾砂缺陷的產(chǎn)生，最終采用封閉穩(wěn)流式中間注入的澆注系統(tǒng)，這樣保證了鐵液充型時可平穩(wěn)進行，橫澆道采用搭邊式，具有良好的擋渣能力。4.2澆注時間的確定八槽繩輪鑄件其單件的質(zhì)量為276Kg，八槽繩輪在生產(chǎn)時為一箱一件生產(chǎn)，根據(jù)表4-1鑄鐵件工藝出品率，預(yù)估八槽繩輪工藝出品率為75%。表4-1鑄鐵件工藝出品率（%）由工藝出品率公式：工藝出品率=鑄件重量鑄件重量+澆冒口重量確定八槽繩輪澆注所需金屬液總質(zhì)量：GLt=SGL澆注時間：t=SGL=2.23684.3澆注系統(tǒng)的阻流截面積計算因為八槽繩輪的鑄件材質(zhì)為球鐵，而且它的壁厚較厚，所以澆注系統(tǒng)設(shè)計要采用開放澆注系統(tǒng)，其中選擇澆注系統(tǒng)的斷面比關(guān)系為：A內(nèi)：A橫：八槽繩輪鑄型中金屬液總重量為276kg，鑄鐵件一般采用漏斗形澆口杯,為了減少上砂箱高度，設(shè)計為外置澆口杯，外置漏斗形澆口杯上不直徑為180下部直徑為100，高度為150mm。上、下砂箱高度為250mm八槽繩輪為鑄件在上、下箱之間分型的中間澆注形式。HpH0等于上砂箱高度+外置澆口杯高度，H0=20+15=35cm，則平均計算壓力頭

斷面比例法設(shè)計澆注系統(tǒng)：A內(nèi)=A阻—表示澆注系統(tǒng)中的最小截面面積（cmGL—經(jīng)流A阻端面的金屬液總重量（ρL—金屬液密度（kg/μ—包括所有阻力損失的流量損耗系數(shù)；t—澆注時間（S）；g—重力加速度（cm/sHphp—內(nèi)澆道單元處的壓力高度值（cm對于4單元系統(tǒng)：h澆道計算公式為：A內(nèi)21S時A內(nèi)=A內(nèi)=計算出最小的內(nèi)澆道斷面總面積為22.77cm2，八槽繩輪為一箱一件生產(chǎn)，在其圓周外側(cè)設(shè)計四內(nèi)澆道，每個內(nèi)澆道斷面面積為6.0cm2，內(nèi)澆道總斷面的面積為24cm2，依據(jù)澆注系統(tǒng)的各個單元比例關(guān)系，可計算出橫澆道斷面的面積為18澆注的時候應(yīng)控制一定的澆注溫度和速度以及沖擊力；控制內(nèi)澆道大?。淮蚩ㄏ?、壓鐵，防止金屬液靜壓力而引起膨脹抬型。圖4-1鑄件圖ProCAST鑄件成型過程數(shù)值仿真模擬軟件。通過該軟件對本次八槽繩輪的砂型鑄造充型時的充型過程、以及充型速度場、凝固過程中的溫度場以及凝固場進行模擬，5.2方案對比由如上模擬截圖，可見該方案于澆注時金屬液落差比方案二更大，容易沖壞砂型，且金屬液飛濺明顯，容易卷入空氣，進而產(chǎn)生氣孔，夾渣，夾砂等缺陷。故而選用方案二較為適合本次生產(chǎn)。本次設(shè)計鑄件八槽繩輪材質(zhì)為QT600-3，該球墨鑄鐵其特點為有較大的共晶膨脹，同時由于球墨鑄鐵糊狀凝固的特性使得凝固所需時間較長，所以該鑄鐵在充型凝固時可以進行自補縮，但由之前的模擬結(jié)果分析，可知該結(jié)構(gòu)下的球墨鑄鐵件，厚度較大，需要與鑄件的上表面增置冒口，以達到盡可能大的補縮能力REF_Ref22315\w\h[13]。安放冒口完成后，對該澆注系統(tǒng)進行了模擬，發(fā)現(xiàn)鑄件的厚大部位最后凝固，仍然會伴隨著縮孔的發(fā)生，因而考慮到需要加快八槽繩輪厚大部位的冷卻速度，故而經(jīng)計算在鑄件的厚大部位增放了下圖形狀的冷鐵。冷鐵與澆注系統(tǒng)搭配下，以達到較好的補縮效果，減少了縮松等缺陷發(fā)生的可能。7.1成分本次設(shè)計鑄件所用材質(zhì)為QT600-3，為珠光體型球墨鑄鐵，其性能特點較好，有著較大的強度，一定的硬度，同時還有著較好的韌性，耐磨性等特點。由于珠光體型球墨鑄鐵有著以上列出的許多優(yōu)異性能，特別適合于制造承受重載荷以及摩擦磨損零件REF_Ref13700\n\h[14]。7.2配料本鑄件所用材料為QT600-3，而球墨鑄鐵的生產(chǎn)過程需要很多環(huán)節(jié)，第一步便是需要配料，為保證球墨鑄鐵的有效球化及得到良好的組織和高性能等各項性能的保證，需要選擇恰當?shù)幕瘜W成分，進而使鑄件獲得所需要的各種力學性能。八槽繩輪化學成分的選用如下表：CSiMnSPMg稀土含量RE3.6～3.82.4～2.80..3～0.50.03～0.035＜0.10.045～0.050.033～0.0497.3熔煉過程采用1.0t中的頻感應(yīng)電爐熔煉，其配料比例為Q12生鐵30%，低碳廢鋼35%，其余為球鐵回爐料。包內(nèi)充入法球化處理，球化劑為QRMg8RES,加入量為1.65%，孕育劑為FY1-5長效復(fù)合孕育劑，包括依次加入量為0.7%,把球化劑和孕育劑擠壓入澆包的球化坑之中，搗實之后加上覆蓋劑，最后用球鐵澆注的成形蓋板壓實。倒包澆注時，二次孕育劑加入量為0.2%，粒度為2～4mm，出鐵溫度為1480℃。用三角試片和HF-2002T爐前鐵液質(zhì)量管理儀在爐前進行控制。澆注時的溫度要控制在1380℃～1420℃之間。澆注過程中要一直保持澆口杯處于充滿的狀態(tài)，當冒口之內(nèi)見到鐵液的時候，應(yīng)該要放慢澆注的速度，直到冒口完全充盈，隨即補、點注澆冒口兩、三次。以防止縮孔處出現(xiàn)縮松和夾渣的情況，以及皮下氣孔和石墨漂浮，球化衰退等缺陷的出現(xiàn)REF_Ref23262\n\h[15]。表7-2球化所需的殘留鎂量和稀土量鑄件壁厚/mm＜3030～7070～130130～250Mg殘（質(zhì)量分數(shù)，%）0.03～0.00.03～0.0450.035～0.050.06～0.08（RExOy）殘（質(zhì)量分數(shù)，%）＜0.020.02～0.030.03～0.040.01～0.03鑄件的最小壁厚為30mm,最大壁厚為82.5mm，故而選用Mg殘0.035%～0.05%；（RExOy）殘0.03%～0.04%。除此之外，球化劑中的Mg必須是活性的，如果Mg被氧化為MgO，則會失去球化能力。如球化劑中MgO/Mg＞0.12，則球化不穩(wěn)定；MgO/Mg≤0.12，不影響球化；MgO/Mg≤0.1，可保證球化。因此，所使用的的球化劑不能是被氧化、潮濕，還必須保證在有效期內(nèi)（有效期為6個月）REF_Ref23500\n\h[16]。8.1模樣本次工藝設(shè)計采用的為小批量手工造型，考慮到經(jīng)濟成本及實際生產(chǎn)，本次模樣選擇使用木模樣，而放棄使用成本較高、制造較為困難的金屬模樣，其模樣形狀圖如下圖所示：圖8-1上模板三維圖圖8-2下模板三維圖8-3上模板裝配圖8-4下模板裝配圖8.2砂箱設(shè)計砂箱是鑄造工藝設(shè)計中必不可少的一重要環(huán)節(jié)，對于本次設(shè)計八槽繩輪鑄件來說，砂箱的設(shè)計決定了在實際生產(chǎn)時該鑄件的生產(chǎn)效率以及其質(zhì)量是否合格。所以對于此砂箱的設(shè)計，必須要做到以下幾點：（1）不能違背繩輪在生產(chǎn)時的工藝要求（2）砂箱必須要具有足夠高的的剛度，并且具有一定的強度，避免出現(xiàn)塌箱等現(xiàn)象影響鑄件生產(chǎn)及質(zhì)量（3）砂箱的定位裝置不能夠影響本鑄件的尺寸精度等質(zhì)量要求（4）砂箱要符合經(jīng)濟效益，使用壽命要長，可以多次重復(fù)使用（5）砂箱的材料應(yīng)該來源十分廣泛，且價格不應(yīng)過高，在保證鑄件質(zhì)量的前提下，最大程度的降低成本。圖8-5上砂箱三維圖圖8-6下砂箱三維圖8.3芯盒設(shè)計圖8-7芯盒1#制芯示意圖圖8-8芯盒裝配圖圖9-1充型過程圖經(jīng)過觀察模擬時金屬液于型腔中流動時落差不大，充型平緩，并能在一定時間內(nèi)平穩(wěn)充滿型腔，降低了因為液流過快而沖壞砂型的顧慮；并且金屬液翻騰也不明顯，降低了因卷氣而產(chǎn)生縮孔類缺陷的可能性REF_Ref23582\n\h[17]。圖9-2溫度場圖圖9-2缺陷所在位置截圖經(jīng)過工藝的不斷優(yōu)化，模擬結(jié)果如上，缺陷減少十分明顯，可見該鑄造工藝的可行性。圖9-3工藝圖二維、三維圖10.1鑄件清理鑄件在澆注完成后的操作就是進行打箱，打箱完成后還要對鑄件落砂進行清理。清理完成后探傷檢測尺寸，檢查合格后切除澆冒口，清理毛邊，切2塊進行性能組織的檢測。10.2X射線探傷檢測X射線探傷普遍應(yīng)用于鑄造行業(yè)，通過檢測可檢測出鑄件內(nèi)部的縮孔、縮松、夾渣、裂紋、氣孔等缺陷。一般還可以確定缺陷的位置、種類及其缺陷大小。10.3熒光探傷熒光探傷主要針對的是鑄件的表面進行有無氣孔、疏松、冷隔、裂紋等表面缺陷的檢測。10.4鑄件熱處理對于本次鑄件所用材料球墨鑄鐵而言，熱處理有著極其重要的作用。需要通過控制加熱溫度及其保溫時長，才能得到一定比例的鐵素體和珠光體的基體組織，由此可對所需鑄件的性能要求進行有效的調(diào)整。球墨鑄鐵的熱處理高溫退火對于本鑄件的高溫石墨化退火就是將八槽繩輪鑄件加熱到900～950℃，并且保溫2～4小時，然后采用空冷的方式將爐冷至600℃。這樣的操作過程可以有效的消除自由滲碳體和磷共晶。球墨鑄鐵的正火處理之所以需要進行正火處理，是因為經(jīng)由此處理過程可大大增加基體中珠光體含量及其珠光體的分散度。10.5拋丸處理澆注金屬液完成后，在冷卻時，因為八槽繩輪的各部位壁厚不一，所以其各部分冷卻速度也不一樣，這導(dǎo)致了八槽繩輪可能出現(xiàn)應(yīng)力集中。故而需要通過拋丸處理，來消除應(yīng)力集中，并且加強鑄件的硬度等性能。QT600-3八槽繩輪工藝設(shè)計材質(zhì)QT600-3澆注系統(tǒng)型砂種類收縮率（％）1%凈重（kg）276形狀尺寸（cm2）數(shù)量外型面砂酯固化堿性酚醛樹脂砂模型種類木摸毛重（kg）519直澆口圓6.81背砂酯固化堿性酚醛樹脂砂數(shù)量2澆冒口重（kg）243內(nèi)澆口6.04泥芯面砂酯固化堿性酚醛樹脂砂芯盒種類自硬芯盒總重（kg）560冒口圓形4背砂酯固化堿性酚醛樹脂砂數(shù)量1收得率（％）75澆注時間（s）21上砂箱尺寸600×600×250造型方法手工造型澆注溫度（℃）1460冷卻時間（h）2.64下砂箱尺寸600×600×250排氣方法排氣通道上下道工序爐料爐型添加劑澆注方式落砂熱處理生