動梁鑄造工藝研究論文

時間:2022-01-26 09:04:00

導(dǎo)語:動梁鑄造工藝研究論文一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點,若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

動梁鑄造工藝研究論文

摘要:文章首先對動梁的設(shè)計技術(shù)條件進(jìn)行闡述,擬定工藝方案時,重點介紹了鑄造方法、工藝方案和造型材料選擇,然后對縮尺、加工余量、工藝補(bǔ)正量、拔模斜度、分型負(fù)數(shù)、漲箱系數(shù)等工藝參數(shù)的確定進(jìn)行闡述,通過理論分析,進(jìn)行澆注系統(tǒng)的設(shè)計及計算,最后闡述了鑄后熱處理要求及對缺陷處置。

關(guān)鍵詞:動梁;鑄造方法;澆注系統(tǒng);鑄后處理;鑄件產(chǎn)品

沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司為大連某公司生產(chǎn)壓機(jī)配套產(chǎn)品,動梁是其中最主要的鑄件產(chǎn)品。接到生產(chǎn)計劃后,技術(shù)部聯(lián)合車間不斷研究,最終生產(chǎn)出了完全符合廠家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,為以后生產(chǎn)此類鑄件產(chǎn)品積累了寶貴的生產(chǎn)經(jīng)驗。

1生產(chǎn)支臂技術(shù)條件

1.1產(chǎn)品概況

動梁本體:13450kg,化學(xué)成分為ZG20MnMo,鋼號ZG20MnMo,含C量0.17%~0.23%,含Mn量1.10%~1.40%,含Si量0.20%~0.40%,含P量0.030%以下,含S量0.030%以下。機(jī)械性能:抗拉強(qiáng)度≥490MPa;屈服強(qiáng)度≥295MPa;延伸率≥16%以上;沖擊值39。

1.2要求的生產(chǎn)條件和方法

(1)動梁需要進(jìn)行正回火熱處理,以消除應(yīng)力,同時提供熱處理曲線,包括升溫曲線、冷卻溫度、時間進(jìn)度等;(2)鑄造過程中,強(qiáng)烈要求嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量控制;(3)內(nèi)表面要打磨成更加光滑的表面。

1.3鑄件表面質(zhì)量要求

(1)鑄件表面經(jīng)過熱處理后應(yīng)平整光潔,不準(zhǔn)有裂紋、縮孔、粘砂等缺陷;(2)鑄件不得有影響強(qiáng)度之缺陷;(3)鑄件表面質(zhì)量要符合提出要求的標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。

1.4試料

動梁要帶試料,試料要附在本體上,要與本體同爐進(jìn)行熱處理,試料的機(jī)械性能符合JB/T5000.6-2007提出的標(biāo)準(zhǔn)。

2工藝方案的擬定

2.1鑄造方法的選擇

鑄造方法的選擇在此不再詳述。

2.2工藝方案的選擇

(1)澆注位置:為了得到高質(zhì)量的鑄件和方便操作,采用正常的澆注位置。此澆注位置便于下芯、排氣、利于補(bǔ)縮,便于操作。(2)分型面:分型面的選擇是與澆注位置的選擇密切相關(guān)。確定了澆注位置之后,即可按澆注位置的選擇原則來選定分型面,此件選大平面作為分型面,便于操作、檢驗,易保證各部尺寸的準(zhǔn)確,木型采用實樣木型,便于起模。

2.3造型材料

為了達(dá)到尺寸準(zhǔn)確、表面光潔的技術(shù)要求,為了確保檢測的技術(shù)要求,選用堿酚醛自硬砂造型。

3工藝參數(shù)

3.1縮尺

縮尺是為了保證鑄件冷卻由液態(tài)到固態(tài)后尺寸符合圖紙要求,而在制作木型時應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆懦摺?s尺是根據(jù)鑄件的線收縮率來確定的,而鑄件的線收縮率又直接與鑄件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、收縮時的受阻情況、造型方案、造型用砂等有關(guān)。根據(jù)支臂的具體情況,縮尺定為1.8%。

3.2加工余量

加工余量是鑄件在機(jī)械加工時去掉的一層金屬的厚度。加工余量的大小取決于鑄件的最大尺寸、加工面間的距離、加工面與加工基準(zhǔn)面的距離、鑄件的尺寸精度、澆注時加工面的位置。此件上面取加工量25mm,下側(cè)面取20mm。

3.3工藝補(bǔ)正量

由于動梁造型時,中間芯子不準(zhǔn)用鑄工頂固定泥芯,故只能通過吊梁掛芯,所以大芯子內(nèi)芯鐵必須牢固、可靠,這就要使芯子的收縮應(yīng)力增大,考慮到這種情況在相應(yīng)部位設(shè)置了工藝補(bǔ)正量。

3.4拔模斜度

為了在造型時易于起模,而在模樣的立面上給出一定的斜度。此件下面組一層芯,實樣按木型操作規(guī)程守則留出拔模斜度。

3.5分型負(fù)數(shù)

由于鑄型上、下型之間合箱后不嚴(yán)密,為防止跑火,合箱時要在分性面上放石棉繩。這樣一來,就增加了型腔的高度。為了保證鑄件尺寸符合要求,在模樣上必須減去相當(dāng)?shù)母叨龋烁叨瘸叽缂礊榉中拓?fù)數(shù)。分型負(fù)數(shù)的大小,與鑄件的尺寸有關(guān),即與分型面的大小有關(guān),與使用的型砂性質(zhì)有關(guān)。分型負(fù)數(shù)定為3mm。

3.6漲箱系數(shù)

鑄件在澆注時,由于鋼水壓力大,而型砂在受熱后變軟、分解,被高壓鋼水向后推,使鑄件漲箱,在考慮毛重時,應(yīng)將此數(shù)值加入。漲箱系數(shù)與鑄件高度,壁厚和所用的造型材料有關(guān),此件砂箱結(jié)合地坑實樣造型,四周廢砂撞平,漲箱系數(shù)定為5%。

3.7芯子

芯子是用來形成鑄件的內(nèi)腔,有時也用來形成較為復(fù)雜的不易起型的外皮。此件實樣造型,中間出芯。

4澆注系統(tǒng)的設(shè)計及計算

4.1澆注系統(tǒng)的設(shè)計

澆注系統(tǒng)直接影響著鑄件的質(zhì)量,很多鑄造缺陷,如包砂、夾雜物、澆不足、裂紋等缺陷,多與澆注系統(tǒng)不合理有關(guān),所以鑄鋼件的澆注系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計合理,要保證鋼水平穩(wěn)地進(jìn)入鑄件型腔有合理的注入位置,保證鋼水的順序凝固。此件高500mm,為使鋼水平穩(wěn)的進(jìn)入鑄型,采用側(cè)面一層水口,澆注時鋼水由內(nèi)澆口進(jìn)入型腔,內(nèi)澆口六道,此澆注系統(tǒng)達(dá)到了注入位置合理,鋼水能平穩(wěn)地進(jìn)入鑄型且造成了趨向于冒口的溫度梯度,有利于鋼水的順序凝固,有利于鑄件的內(nèi)部質(zhì)量的提高。

4.2澆注系統(tǒng)的計算

澆口各部分截面尺寸恰當(dāng),減少鋼水的消耗,并有恰當(dāng)?shù)纳仙俣取4思?5.2噸,鋼水總重25.4噸,需要一包澆注。(1)包孔直徑¢70mm×2,總截面積為7693mm2;(2)直澆口2個¢120mm,總截面積為22608mm2;(3)橫澆口一道¢100mm,總截面積也應(yīng)為7850mm2。因為直澆口均勻進(jìn)入橫澆口同時向兩個方向流去,只能擴(kuò)大其面積;(4)內(nèi)澆口6個¢80mm,總截面積為30144mm2;(5)澆注系統(tǒng)的截面積之比為:包孔∶直澆口∶橫澆口∶內(nèi)澆口=1∶2.94∶1.02∶3.92;(6)鋼水在型腔中的上升速度計算如下:t=Q/nq(s)=15200/(120×2)=63.3s。式中:t為澆注時間(s);Q為鑄件重量(kg);n為注孔數(shù)量(個);q為鋼水的流量(kg/s)。包孔直徑(mm)60時,q(kg/s)取90;包孔直徑(mm)70時,q取120,包孔直徑(mm)80時,取150,包孔直徑(mm)100時,取150。V=H/t=500/63.3=7.9(mm/s)式中:V為鋼水在型腔中的上升速度(mm/s);H為鑄件的高度(mm)。

4.3分析

此上升速度可滿足應(yīng)用堿酚醛自硬砂生產(chǎn)大型厚壁鑄鋼件時鋼水在型腔內(nèi)上升速度的工藝要求。澆注時,待鋼水上升至冒口內(nèi)1/3高度時,在冒口內(nèi)加足夠量的高效覆蓋劑。此澆注系統(tǒng)對堿酚醛自硬砂造型的動梁是比較適合的,它能使鋼水以最短的時間、最快的速度充滿型腔,減少鋼水對型腔的烘烤時間,避免由于掉砂、起皮等因素而使鑄件產(chǎn)生砂眼、粘砂、夾渣等鑄造缺陷,另外由于內(nèi)水口面積大、分散,有利于鋼水熱量的分散,避免局部過熱,引起局部縮松等鑄造缺陷。

4.4冒口

鋼水澆注時從液態(tài)狀態(tài)下經(jīng)過降溫直到凝固完了的全過程中,要發(fā)生體收縮。在收縮過程中,需要適當(dāng)?shù)匿撍a(bǔ)縮,否則鑄件將產(chǎn)生縮孔和縮松,冒口就是用來盛裝鋼水補(bǔ)縮鑄件而設(shè)置的。為了形成鑄件向著冒口的順序凝固,有時采用內(nèi)冷鐵和外冷鐵來控制,冒口高度設(shè)計以冒口內(nèi)的金屬液能保持較高的熱量和壓力為原則。動梁的冒口設(shè)置遵循了下列原則:(1)冒口設(shè)在鑄件最后凝固的部位,即鑄件的最高部位,以造成順序凝固的條件;(2)冒口設(shè)在鑄件澆注位置的上部,便于設(shè)置并提高了補(bǔ)縮效果;(3)冒口采用圓形和集中的大冒口,以提高其補(bǔ)縮效果。

5鑄后處理

5.1氣割與補(bǔ)焊

ZG20MnMo材質(zhì)屬合金鋼,為了防止產(chǎn)生裂紋,切割冒口以后馬上進(jìn)到熱處理爐中進(jìn)行熱處理。小的局部缺陷可局部加熱補(bǔ)焊,補(bǔ)焊后要進(jìn)行回火處理(溫度為580oC),以消除應(yīng)力。所用焊條為結(jié)J506或J507。

5.2熱處理

根據(jù)技術(shù)要求,鑄件要進(jìn)行正、回火處理:圖1此件在熱處理時,第一個階段時消除鑄造應(yīng)力和改善鑄態(tài)組織性能的退火處理,在切割冒口之前進(jìn)行,它的作用是在切割冒口時避免出現(xiàn)裂紋。消除缸體在缺陷處理過程中組織應(yīng)力,保證缸體在正、回火后得到滿足技術(shù)要求的綜合機(jī)械性能。曲線的第二、三階段是正、回火處理,在氣割掉冒口后進(jìn)行。風(fēng)冷的目的是為了加強(qiáng)冷卻速度,此階段是得到合格的各項性能指標(biāo)的根本保證。

5.3對操作及夾具的要求

(1)檢查來件的標(biāo)識和表面質(zhì)量;(2)放平、墊實、加熱要均勻。火焰不能直射鑄件表面,均勻加熱;(3)控制升溫、冷卻速度,做好操作記錄。

5.4對缺陷處置

動梁作為大型鑄鋼件,由于鑄造過程復(fù)雜,出現(xiàn)質(zhì)量問題后的缺陷處理十分重要,同時也是保證缸體質(zhì)量的重要手段。具體處理方法規(guī)定如下:(1)表面缺陷用砂輪磨光,經(jīng)磁粉探傷檢查無裂紋等鑄造缺陷后進(jìn)行補(bǔ)焊,內(nèi)部缺陷在預(yù)熱溫度大于200℃的條件下用氣割方法清理缺陷,并用砂輪磨光,經(jīng)磁粉檢查合格后施焊;(2)補(bǔ)焊時整體預(yù)熱,并在施焊部位加熱保溫大于200℃;(3)焊修后缺陷部位及時保溫處理,蓋石棉板等,整體施焊后,入爐中進(jìn)行補(bǔ)焊后的去應(yīng)力處理;(4)去應(yīng)力處理后的鑄件,重新用砂輪打磨精整達(dá)到同整體表面一致,并重新進(jìn)行磁粉及超聲波探傷檢查。

6結(jié)語

生產(chǎn)動梁時,主要是通過借鑒相似材質(zhì)的工藝參數(shù)及以前生產(chǎn)過類似的鑄鋼件經(jīng)驗,在生產(chǎn)過程中,對木型質(zhì)量要求特別高,表面必須光滑,做出圓角,不涂漆,刷脫模劑;要有良好的起模吊具;檢測過程中,探傷合格、機(jī)械性能、NDT和力學(xué)性能達(dá)到了的要求;在鑄造產(chǎn)品后,沒有不良的質(zhì)量后果。總之,通過設(shè)計選擇動梁的工藝方案,通過生產(chǎn)實踐驗證了工藝,證明了這次工藝是切實可行的。這一實踐不僅提高了沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司鑄件工藝方案的設(shè)計水平,還成功地完成了客戶的配套生產(chǎn)任務(wù)。

作者:王重鑫 單位:沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司

參考文獻(xiàn)

[1]李慶春.鑄件成型理論基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982.

[2]李魁盛.鑄造工藝設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1979.

[3]丁根寶.鑄造工藝學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985.