馬敬仲高端數(shù)控精密機床鑄件的發(fā)展方向for百鑄網(wǎng)

1、百鑄網(wǎng)高碳當量、高強度、高剛度、低應力是高端數(shù)控精密機床鑄件的發(fā)展方向目前我國機床鑄件質(zhì)量的現(xiàn)狀與發(fā)展馬敬仲 李克銳（1原北京機床一廠，北京；2鄭州機械研究所，450001）眾所周知，我國機床行業(yè)在近十幾年來已有舉足輕重的發(fā)展，生產(chǎn)機床與工具的企業(yè)有4000余家。各類型的切削加工機床產(chǎn)量已超過100萬臺，機床鑄件達350萬t，居世界第一位。其差距是高端的數(shù)控機床擋不住進口，以美國、日本為首的工業(yè)發(fā)達國家對我國中、高端的數(shù)控機床的進行封鎖?！?007年6月，美國開始實施的對華高科技產(chǎn)品出口管制條例中，增加了高精度轉(zhuǎn)臺、五軸精密加工中心、高仿真系統(tǒng)等軍工及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)專用裝備的出口限制。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)

2、?。ㄔóa(chǎn)?。┫拗葡蛑袊隹诟呔?、復合加工 、五軸聯(lián)動以上的高性能數(shù)控機床和五軸聯(lián)動高檔數(shù)控系統(tǒng)等 產(chǎn)品。 ”為了生產(chǎn)出高端的數(shù)控機床的精度與精度保持性，機床行業(yè)在北京建立了超精密機床工程技術(shù)研究中心。在成都成立了精密工具工程技術(shù)研究中心。在湖南建立了超硬材料及制品工程技術(shù)研究中心。在沈陽建立了高檔數(shù)控工程研究中心。并進行了多科目的科學研究與攻關(guān)。如“納米級加工技術(shù)及設備”，“機床工藝造型設計技術(shù)”，“虛擬軸機床技術(shù)”，“磁懸浮軸承高速主軸單元”等。但占機床重量80%以上且對機床性能有重要影響的機床鑄件，與冷加工的研究相比，有較大差距。2012年，國家下達了“高檔數(shù)控機床用鑄鐵床身精度保持成

3、套技術(shù)研究”課題，以提高數(shù)控機床鑄件的質(zhì)量。在金屬切削機床灰鑄鐵件技術(shù)條件中規(guī)定，以力學性能為驗收的依據(jù)，化學成分不作為驗收依據(jù)。如用戶需要可在合同中另訂。長期以來，這項規(guī)定在我國不少機床鑄件生產(chǎn)廠造成認識上的誤區(qū)：既然以力學性能為驗收標準，而化學成分不作為驗收標準，那么，以降低碳當量的措施達到高強度，則是最易實現(xiàn)的。長期以來由于我國機床鑄件的高強度是在低碳長期以來由于我國機床鑄件的高強度是在低碳當量下取得的，它對機床性能的負面影響很大，當量下取得的，它對機床性能的負面影響很大，低碳當量、高強度產(chǎn)生的問題是：收縮大，導致縮孔、縮松傾向增加；收縮大，導致縮孔、縮松傾向增加；殘余應力大，導致尺寸精

4、度穩(wěn)定性差，開裂傾殘余應力大，導致尺寸精度穩(wěn)定性差，開裂傾向增大；向增大；流動性差，限制了鑄件薄壁化；流動性差，限制了鑄件薄壁化；加工性能差，導致切削速度的降低與力具壽命加工性能差，導致切削速度的降低與力具壽命的下降；的下降；減震性差，導致加工精度與精度穩(wěn)定性的降低；減震性差，導致加工精度與精度穩(wěn)定性的降低；質(zhì)量穩(wěn)定性差，這是因為低碳當量導致的上述質(zhì)量穩(wěn)定性差，這是因為低碳當量導致的上述問題在生產(chǎn)中反復出現(xiàn)，此長彼消，質(zhì)量難以穩(wěn)問題在生產(chǎn)中反復出現(xiàn)，此長彼消，質(zhì)量難以穩(wěn)定。在定。在20142014年中對國內(nèi)具有代表性的機床生產(chǎn)年中對國內(nèi)具有代表性的機床生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查表明，用戶反饋意見中占第一位是

5、質(zhì)量企業(yè)調(diào)查表明，用戶反饋意見中占第一位是質(zhì)量不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。百鑄網(wǎng)一、一、提高高端數(shù)控精密機床鑄件質(zhì)量的核心是高碳當量、高強度、高剛度與低應力;近近5050年來，機床的精度已提高了年來，機床的精度已提高了100100倍，已進入倍，已進入亞微米級及納米級超精加工時代。高精度與精度亞微米級及納米級超精加工時代。高精度與精度的保持性是數(shù)控機床質(zhì)量的首要指標。的保持性是數(shù)控機床質(zhì)量的首要指標。1 1、機床精度與機床鑄件的剛性及減震性；、機床精度與機床鑄件的剛性及減震性；精度是指被加工零件能達到的加工精度。因為目前高檔數(shù)控機床已進入航空航天、兵器、核工業(yè)、電子技術(shù)、船舶等軍工領(lǐng)域。重型、超重型數(shù)控機床

6、已進入大型電站設備、石化冶金設備、汽車制造等。這些高精度、高速切削、強力切削的數(shù)控機床對機床鑄件的剛度與減震性提出了更高的要求：航天航空、核工業(yè)、兵器、發(fā)電設備所需各種特殊性能的合金材料加工時又“粘”又“硬”，故要求機床與機床鑄件具有足夠的抗變形能力，即使在高速、強力切削下仍能保持高精度。從使用角度上看，機床鑄件的剛性比強度更為重要：實踐與計算表明，即使最大的切削力，機床鑄件的強度仍有較大的安全系數(shù)，但卻會出現(xiàn)由于剛性差、抗變形的能力及減震性差而失去加工精度。因此高端數(shù)控精密機因此高端數(shù)控精密機床在高速切削、強力切削下，機床鑄件必須具有較高的剛性與優(yōu)床在高速切削、強力切削下，機床鑄件必須具有較

7、高的剛性與優(yōu)良的減震性。良的減震性。百鑄網(wǎng)現(xiàn)代數(shù)控機床中主要受力的機床件，往往不是按強度設計的，大部分是按剛性設計的。提高機床鑄件剛性的措施來自兩個方面：一個是提高鑄件的結(jié)構(gòu)剛性，這就是機床件向雙層壁、多層壁結(jié)構(gòu)發(fā)展，形成機床件薄壁化，結(jié)構(gòu)日益復雜的重要原因。另一項措施是提高機床鑄件的材質(zhì)剛性，即彈性模量，而彈性模量的高低主要取決于抗拉強度，見表1。因此現(xiàn)代的高端數(shù)控機床鑄件皆采用了高強度灰鑄鐵HT300、HT350及高強度、高剛度球墨鑄鐵材質(zhì)。表-1 鑄鐵的強度與彈性模量保持加工時的高精度的另一因素是機床鑄件必須具備優(yōu)良的減震性。值得提出的是，在減震性能中，灰鑄鐵的減震性優(yōu)于球墨鑄鐵，而灰鑄

8、鐵中，碳當量高的減震性又優(yōu)于低碳當量者。由圖1可知，高碳當量、低強度灰鑄鐵吸震率高，其次是低碳當量、高強度灰鑄鐵、球墨鑄鐵次于灰鑄鐵，碳鋼最低，這也是機床件大部分是灰鑄鐵的原因。長期以來，機床件的高剛度、高強度與要求優(yōu)良的減震性的要求難以統(tǒng)一。前者要求低碳當量，后者要求高碳當量，因此高端精密機床的精度要求其因此高端精密機床的精度要求其機床件，既要有強有力的抗變形能力的材質(zhì)剛性，機床件，既要有強有力的抗變形能力的材質(zhì)剛性，又要有優(yōu)良的減震性，這就要求碳當量與高強度、又要有優(yōu)良的減震性，這就要求碳當量與高強度、高剛度在一個新的高度上達到平衡。即在高碳當量高剛度在一個新的高度上達到平衡。即在高碳當量

9、下達到高強度、高剛度。下達到高強度、高剛度。圖1 減震與強度2、 機床精度保持性與機床鑄件的殘余應力機床精度保持性是高端數(shù)控機床的最重要的質(zhì)量指標，目前我國與國外還有相當大的差距。國內(nèi)數(shù)控機床的國內(nèi)數(shù)控機床的精度保持性約為一年，而國外可達五年。這是精度保持性約為一年，而國外可達五年。這是我國數(shù)控機床進口量為世界第一的原因之一。我國數(shù)控機床進口量為世界第一的原因之一。鑄件中的殘余應力對鑄件的尺寸精度穩(wěn)定性的影響是很大的。高精度的機床在加工中，引起塑性的，高精度的機床在加工中，引起塑性的，不可逆的變形有三個因素：工作負荷、材料剛不可逆的變形有三個因素：工作負荷、材料剛度、殘余應力。這三者中殘余應力

10、最為危險，度、殘余應力。這三者中殘余應力最為危險，因為其應力往往大于工作負荷，且它是持續(xù)的，因為其應力往往大于工作負荷，且它是持續(xù)的，不間斷的。不間斷的。圖2中a)為未經(jīng)熱時效的機床鑄件，殘余應力較大，鑄件變形大。圖2中b)為經(jīng)過熱時效后的機床鑄件，殘余應力較小，鑄件變形較小。圖-2 a)為未熱時效鑄件 b)為經(jīng)熱時效消除殘余應力60%的鑄件圖2 鑄件是否經(jīng)熱時效與變形的關(guān)系在灰鑄件中，殘余應力是與其強度及碳當量有著密切的關(guān)系，它隨碳當量的降低而增大，見圖-3。隨抗拉強度的增大而增大。見圖-4圖-3 碳當量對鑄造應力的影響 圖-4 抗拉強度對鑄造應力的影響因此，在相當長的一段時間，我國機床件的

11、低碳當量、高強度所帶來較高的高殘余應力一直未能得到很好的解決。一些國外用戶購買我國機床鑄件后往往堆放半年或一年后再用，進行自然時效，降低與釋放殘余應力。因因此，既要高剛度，又要低應力，則高碳當量、高強度是此，既要高剛度，又要低應力，則高碳當量、高強度是實現(xiàn)其最主要的途徑。實現(xiàn)其最主要的途徑。3 3、機床鑄件的高強度與加工性能、機床鑄件的高強度與加工性能高精度的機床鑄件，大部分都是用數(shù)控加工中心機床進行加工的。目前主軸轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)，到幾萬轉(zhuǎn)，甚至達十幾萬轉(zhuǎn)。切削速度大幅度提高，每臺數(shù)控中心皆有幾百把刀具，換刀速度從十幾秒到十秒、三秒，甚至達一秒。因此要求機床鑄件有優(yōu)良的切削性能，而現(xiàn)在的問

12、題是低碳當量，不僅帶來了鑄鐵的高強度，還帶來了高硬度，見表-2。導致了加工性能的惡化，見表-3。表-2 灰鑄鐵的強度與硬度加工性能與硬度的關(guān)系，見表-3。表-3 硬度與灰鑄鐵的加工性能德國企業(yè)中，常用試棒上抗拉強度與硬度之比的m值來初步表征切削性能的優(yōu)劣，在同樣的強度下，m位越高，加工性能優(yōu)良，見表-4.表-4 灰鑄鐵切削性能的表征（m=HBWRM）(德國)硬度抗拉強度在灰鑄鐵的冶金指標中，硬化度(HG)就是衡量加工性能優(yōu)劣的一個指標：正常硬度鑄態(tài)試棒硬度344Sc530HBW實測 HG= = （當HBW186時）或 =744Sc930HBW實測（當HBW186時）由公式可知，共晶度Sc越高，

13、硬度越低，因此在保持高強度的同時采取措施提高碳當量，才能降低硬度，即只有在高強度、即只有在高強度、高碳當量下才能較好的改善加工性能。高碳當量下才能較好的改善加工性能。4 4、機床鑄件的碳當量與鑄件薄壁化及縮松缺陷；、機床鑄件的碳當量與鑄件薄壁化及縮松缺陷；在達到HT300力學性能下，其所含的碳當量不同，鑄造性能中的鐵液流動性與鑄鐵的收縮相差甚大。表5為不同碳當量下的鐵液流動性；表6為不同碳當量下的收縮性，因機床鑄件一般皆為亞共晶鑄鐵，因此碳當量越低，流動性越差，收縮越大。表-5 灰鑄鐵碳當量與鐵液的流動性 表-6 灰鑄鐵碳當量與鑄鐵的凝固收縮及殘余應力表-7 灰鑄鐵 碳當量與鑄鐵的固態(tài)收縮（鑄

14、件壁厚20mm）由以上表可知，要使機床鑄件薄壁化，減少縮松、縮孔缺陷，必須在高強度下提高碳當量。目前國外的機床比我國機床重量輕810%。中型機床壁厚已達1420 mm。小型機床件壁厚已達812 mm。低碳當量、高強度灰鑄件已是實現(xiàn)薄壁化的嚴重障礙及造成縮松的重要原因。因此綜合因素充分說明高碳當量、高強度、高剛度、低應力是我國高端數(shù)控機床鑄件的發(fā)展方向。百鑄網(wǎng)二、我國機床鑄件質(zhì)量的現(xiàn)狀與發(fā)展方向；二、我國機床鑄件質(zhì)量的現(xiàn)狀與發(fā)展方向；為了研究我國機床鑄件材質(zhì)的狀況，在2012年“現(xiàn)代鑄鐵”雜志與鄭州機械研究所分別在2012年及2014年作了二次調(diào)查，其結(jié)果給了我們許多重要啟示百鑄網(wǎng)1 1、碳當量

15、與強度、碳當量與強度機床鑄件在相同的強度下，碳當量高低是衡量材質(zhì)優(yōu)劣的重要標志。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，我國機床鑄件尚處在中、低碳當量、高強度階段，僅有少數(shù)機床鑄件廠已接近高碳當量、高強度材質(zhì)的水平，但仍有相當距離。表8為第一次的調(diào)查結(jié)果。由表8可知，在同樣強度下，國內(nèi)機床件的碳當量遠低于國外同牌號的碳當量。2014年的全國機床件調(diào)查，著重調(diào)查了HT300材質(zhì)的機床件，調(diào)查比較嚴謹，要統(tǒng)計連續(xù)60爐次的數(shù)據(jù)，表9中的數(shù)據(jù)是連續(xù)60爐次的平均值，表10為兩次調(diào)查HT300材質(zhì)碳當量的對比。表-8 2012年調(diào)查的機床鑄件碳當量的國內(nèi)外對比表-9 2014年調(diào)查的機床鑄件碳當量（HT300）表-10 國內(nèi)機

16、床鑄件HT300材質(zhì)的碳當量表-9與表-10說明，在近二、三年內(nèi)，材質(zhì)的質(zhì)量有所進步。以HT300為例，碳當量3.60%的企業(yè)，由45.5%降至15.4%。碳當量3.64-3.68%的企業(yè)，由36.3%升至46.2%。碳當量為3.70-3.76%的企業(yè)，由18.2%升至38.4%。碳當量整體平均值也由3.60%提至3.67%。但是與國際先進國家HT300材質(zhì)碳當量3.83%相比，還有相當差距。因此，在2014年的機床鑄件調(diào)查中，與此有關(guān)的問題仍然很突出，表-11為就高端數(shù)控機床對機床鑄件要求中突出的問題所進行的調(diào)查調(diào)查；表-11 高端數(shù)控機床對鑄件要求中的突出問題（2014年調(diào)查）由表11可知

17、，各企業(yè)對機床鑄件薄壁化；高各企業(yè)對機床鑄件薄壁化；高強度、低應力；尺寸穩(wěn)定性；切削性能等問題強度、低應力；尺寸穩(wěn)定性；切削性能等問題在高端機床鑄件要求中占前四位。而這四個問在高端機床鑄件要求中占前四位。而這四個問題皆與碳當量有關(guān)，說明碳當量越低，這四類題皆與碳當量有關(guān)，說明碳當量越低，這四類問題越嚴重。問題越嚴重。在生產(chǎn)精密機床鑄件中，對那一項難度最大的調(diào)查中，選擇結(jié)構(gòu)復雜的企業(yè)占71%，位居第一。說明數(shù)控機床的剛性要求提高，不僅要高的材質(zhì)剛性，還要對鑄件的結(jié)構(gòu)進行改進，實行雙層壁、多層壁，形成結(jié)構(gòu)復雜的鑄件，這給企業(yè)的機床鑄造帶來了困難(見表12)。表-1 2 在生產(chǎn)高端數(shù)控機床鑄件中難度

18、最大的問題調(diào)查由表12可知，在調(diào)查的企業(yè)中，力學性能不合格僅占極少數(shù)，而由于在高強度下的低碳當量造成的復雜結(jié)構(gòu)下的充型困難；殘余應力增大而造成的變形；收縮大造成的縮松；等問題仍占前三位。調(diào)查表明：對13家機床鑄件生產(chǎn)企業(yè)連續(xù)60爐次的統(tǒng)計表明，沒有一家企業(yè)的力學性能是不合格的，差距是達到大于300MPa強度下的低碳當量 (見表13)。表-13 13家企業(yè)機床鑄件的強度與碳當量（60爐次平均值）2 2、碳當量與殘余應力；、碳當量與殘余應力；鄭州機械研究所實驗表明：無論是灰鑄鐵還是球墨鑄鐵無論是灰鑄鐵還是球墨鑄鐵，低碳當量是產(chǎn)生高殘余應力的主要原因，提高碳當量則，低碳當量是產(chǎn)生高殘余應力的主要原因

19、，提高碳當量則可有效地降低殘余應力，可有效地降低殘余應力，見表-14。表-14 灰鑄鐵與球墨鑄鐵碳當量對殘余應力的影響由表14可知：提高強度，可有效地提高彈性模數(shù)，但其殘余應力有所上升但在滿足強度要求下，提高碳當量則可有效地降低殘余應力，減小變形，提高尺寸穩(wěn)定性；球墨鑄鐵的殘余應力雖高，但彈性模數(shù)高，抗變形能力增大，有利于減小變形；表14中2號灰鑄鐵的強度低于1號灰鑄鐵，而彈性模數(shù)卻高于1號灰鑄鐵，其原因是在灰鑄鐵中彈性模量不僅與抗拉強度有關(guān)，還與成分中的含金化有關(guān)，2號灰鑄鐵高時由于加料合金的原因，表15.為1、2號灰鑄鐵的化學成分。表-15 灰鑄鐵的合金化高碳當量下課保持高強度彈性模數(shù)表1

20、4、表15表明，只要采取有力措施，對HT300灰鑄鐵時可以實現(xiàn)較高碳當量（3.72%）、高強度（Rm=322MPa）、高剛性（E=129GPa），低應力（殘余應力34.3MPa）的。這組試驗也與日本機床鑄件廠HT300的碳當量相符，見表16。表-16 日本FC30的化學成分上世紀80年代，我國機床鑄件的殘余應力約為30MPa100MPa。目前鄭州機械研究所對全國一些具有代表性機床鑄件廠進行現(xiàn)場測試，機床鑄件的殘余應力約為70MPa150MPa，其主要原因是其材質(zhì)由HT200、HT250已升至HT300、HT350。另一原因就是HT300、HT350是在較低碳當量下獲得的。試驗證明，要達到高剛度

21、、低應力，采用高碳當量，高強度是合理的途徑。3 3、碳當量與彈性模數(shù)；、碳當量與彈性模數(shù)；眾所周知，彈性模數(shù)隨碳當量CE或石墨的增加而降低，見圖5。最近國內(nèi)共享集團的試驗也有相應的實驗結(jié)果（見表17）。圖-5 石墨量對彈性模量的影響表-17 碳當量對彈性模數(shù)的影響在相同碳當量下如何提高彈性模數(shù)，共享集團做了有益的搜索，即采用合成鑄鐵，提高Si/C，比合金化皆有利于彈性模數(shù)的提高，見表18。表-18 提高灰鑄鐵彈性模數(shù)的若干措施上述試驗證明，采用提高Si/C比，采用合成鑄鐵，微量合金化是可提高彈性模量的，但仍有兩點尚可改進：一是未測殘余應力，二是在較底碳當量3.65%下獲得。如果在高碳當量下獲得

22、高彈性模量及低的殘余應力，效果則更好。4 4、碳當量與強度及硬度；、碳當量與強度及硬度；低碳當量、高強度帶來的后果之一就是硬度高，切削性能下降，2014年的機床鑄件調(diào)查表明，在15家企業(yè)中4個企業(yè)為例，碳當量對硬度有著重要影響，見表-19。表-19 碳當量對強度、硬度、加工性能的影響（4個企業(yè)60爐次的平均值）由表可知，4#與10#企業(yè)的低碳當量、高強度灰鑄鐵加劇了硬度的提高。達到244264HBW，導致加工性能指數(shù)m的降低，惡化了加工性能。而8#、9#企業(yè)具有較高碳當量，硬度僅為192 HBW、196 HBW，m值為1.581.70，遠高于4#、10#企業(yè)的1.301.38。對9#企業(yè)調(diào)查表

23、明，其國外用戶反映，該企業(yè)的機床鑄件加工性能良好，且在較高CE下，也很少發(fā)生縮裂。因此，調(diào)查表明在高碳當量、高強度下獲得較低的硬度與良好的加工性能是十分有效的。5 5、機床鑄件材質(zhì)與冶金質(zhì)量；、機床鑄件材質(zhì)與冶金質(zhì)量；（1）要求成熟度RG1RG1，表明在同樣強度下，碳當量（或共晶度）高。導致鑄鐵收縮小、流動性好、殘余應力低（2）要求硬化度HG1 ( HG= ) HG1，表明在同樣強度下，碳當量（或共晶度）高、硬度低，加工性能優(yōu)良。表20為2014年機床鑄件中材質(zhì)冶金質(zhì)量的調(diào)查。ScHBW344530）硬度（表-20 HT300機床鑄件材質(zhì)的冶金質(zhì)量（60爐次的平均值）由表可知，低碳當量、高強度

24、、高硬度的4#、5#企業(yè)的冶金質(zhì)量基本上不合格。4#的成熟度雖為1.04，但是它是在高硬度下得到，其硬化度不合格，為1.05。所以它的品質(zhì)系數(shù)未能達到合格。說明它抗拉強度有富余，完全可以適當提高CE，適當降低強度與硬度，提高冶金質(zhì)量。而10#企業(yè)基本上屬于低碳當量、高強度、冶金質(zhì)量較差。8#、9#企業(yè)，冶金質(zhì)量優(yōu)良，品質(zhì)系數(shù)達到1.181.27，尤其是9#企業(yè)，國外用戶反映良好，抗拉強度高，平均328Mpa，硬度低，平均190HBW，加工性能，鑄造性能好，很少發(fā)生縮孔、縮裂。在2014年調(diào)查中，殘余應力也是最低的，這與9#企業(yè)鑄鐵高CE，優(yōu)良的冶金質(zhì)量是分不開的。6 6、鐵液溫度的調(diào)查；、鐵液

25、溫度的調(diào)查；2014年機床鑄件生產(chǎn)的鐵液溫度與2012年相比有了明顯的提高，見表21.表-21 機床鑄件廠鐵液溫度的調(diào)查高溫低氧化的優(yōu)質(zhì)鐵液是保證高碳當量、高強度灰鑄鐵冶金質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。7、廢鋼配比的調(diào)查；廢鋼配比是保證高碳當量、高強度灰鑄鐵的重要措施之一。表-22為二次調(diào)查的結(jié)果。表-22 HT300材質(zhì)機床鑄件的廢鋼配比調(diào)查2014年在12家機床件生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查中，HT300材質(zhì)的廢鋼配比為50%以上的企業(yè)占83%，與2014年的僅有50%的企業(yè)相比，有相當?shù)奶岣?。百鑄網(wǎng)三、提高高端數(shù)控機床鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)；三、提高高端數(shù)控機床鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)；1 1、推薦的化學成分，見表、推薦的化

26、學成分，見表-23.-23.表-23 高端數(shù)控機床鑄件的化學成分生產(chǎn)控制時，重要的是成分的波動值要小，C要達到士0.05%，Si、Mn要達到士0.10%。合金要在目標值內(nèi)。百鑄網(wǎng)2 2、推薦的配料比例，見表、推薦的配料比例，見表-24.-24.表-24 高端數(shù)控機床鑄件的配料控制的關(guān)鍵是把高廢鋼比、高滲碳、高鐵液過熱溫度進行統(tǒng)一控制，缺一不可。3 3、過熱溫度與靜置，見表、過熱溫度與靜置，見表-25-25.表-25 鑄鐵的過熱溫度（）4 4、推薦的、推薦的Si/CSi/C比；比；HT250、HT300、HT350材質(zhì)可將Si/C控制在0.58-0.63的范圍內(nèi)。5 5、孕育劑與孕育工藝；、孕育

27、劑與孕育工藝；孕育劑：可采用75Si Fe或Si Ba Ca孕育劑，保存時要注意封閉保存，防止吸潮氧化。使用前進行250300的預熱處理。孕育方式：可采用出鐵槽孕育+隨流孕育，或倒包孕育+隨流孕育，防止孕育衰退。6 6、澆注溫度；、澆注溫度；適當提高澆注溫度是必要的，雖然澆注溫度提高后液態(tài)收縮加大，需要加強補澆補縮，但有利消除夾渣與氣孔。表-26為日本企業(yè)的澆注溫度。表-26 日本鑄造企業(yè)的鐵液溫度7 7、爐前控制；、爐前控制；（1）要有孕育前后的三角白口深度控制，雖很傳統(tǒng)，但實用、方便，對爐前的操作技術(shù)人員與工人的快速判斷十分有利。如果將三角白口大小與孕育效果，全相組織，熱分析曲線及力學性能

28、等相聯(lián)系則有利于鑄鐵質(zhì)量的在線控制。（2）熱分析曲線分析，用孕育前后的過冷度比控制孕育效果，該方法已在德國應用，并與冶金質(zhì)量指標、共晶團數(shù)、彈性模數(shù)建立關(guān)系。目前機床鑄件的熱分析工作，合肥工業(yè)大學、清華大學都作了大量工作，希望能盡快在工廠中應用。8 8、彈性模量與殘余應力的測試工作；、彈性模量與殘余應力的測試工作；表-27為推薦的機床鑄件材質(zhì)的彈性模數(shù)與殘余應力表-27 高端數(shù)控機床鑄件灰鑄鐵材質(zhì)的彈性模量與殘余應力彈性模數(shù)與殘余應力是高端數(shù)控機床鑄件材質(zhì)的重要彈性模數(shù)與殘余應力是高端數(shù)控機床鑄件材質(zhì)的重要指標，而高碳當量、高強度是實現(xiàn)高剛度、低應力的途指標，而高碳當量、高強度是實現(xiàn)高剛度、低

29、應力的途徑。碳當量、抗拉強度、彈性模數(shù)、殘余應力這四個數(shù)徑。碳當量、抗拉強度、彈性模數(shù)、殘余應力這四個數(shù)據(jù)的監(jiān)測及數(shù)值高低，代表著高端數(shù)控機床鑄件的質(zhì)量據(jù)的監(jiān)測及數(shù)值高低，代表著高端數(shù)控機床鑄件的質(zhì)量與水平。與水平。9 9、打箱溫度與殘余應力；、打箱溫度與殘余應力；檢測表明，打箱溫度與殘余應力有著重要影響，見表-28。表-28 打箱溫度對殘余應力的影響注：殘余應力系指式樣中最大的殘余應力。1010、熱時效與殘余應力、熱時效與殘余應力為了最大限度的檢測熱時效的效果，對應力框試樣采用了下列工藝，見表-29.表-29 熱時效工藝熱時效結(jié)果見表-30表-30 熱時效對消除殘余應力的影響目前不少企業(yè)20

30、t140t以上的大型機床件往往實行地坑保溫工藝，則保溫時間應以鑄件的出坑溫度為準，以280為宜。在2014年的調(diào)查只中，一些企業(yè)的熱時效流于形式，效果甚微。為了提高熱時效降低殘余應力的效果，應注意熱時效表-31中的事項。表-31 機床鑄件熱時效操作重點關(guān)于自然時效要注意的兩個問題是：一是自然時效的時間一定要在6個月以上。研究表明，達到6個月才能使殘余應力松弛，總量達到90%。9個月后可達到95%。二是自然時效的鑄件必須置于室外，只有在晝夜溫度交替下才能達到時效目的。在2014年5月的北京國際鑄件展會上，江蘇某機床鑄件生產(chǎn)企業(yè)的機床件引起鑄造工作者的關(guān)注。該企業(yè)較全面地貫徹了高碳當量、高強度的理念。在數(shù)控機床鑄件對質(zhì)