外貿(mào)代轉(zhuǎn)換輪轂鑄造工藝的改進(jìn)

外貿(mào)代轉(zhuǎn)換輪轂鑄造工藝的改進(jìn)

如圖1所示，轉(zhuǎn)換車輪用于向美國(guó)出口的外貿(mào)貨物。嚴(yán)格按照用戶（外部）的標(biāo)準(zhǔn)，加工和鉆孔的工藝要求致密的鑄造內(nèi)部組織，而不是造成任何缺陷。如果加工后發(fā)現(xiàn)收縮和彎曲孔，則將被視為報(bào)廢。轉(zhuǎn)換輪轂形狀雖然簡(jiǎn)單,重量?jī)H為1.93kg,但由于結(jié)構(gòu)原因,在圖1所示環(huán)形熱節(jié)位置(a)、及內(nèi)澆口流動(dòng)熱節(jié)(b)處不能得到有效補(bǔ)縮,易出現(xiàn)縮松、縮孔缺陷。1沖天爐與球化傾向轉(zhuǎn)換輪轂所用材質(zhì)QT700-3,成分為加方標(biāo)準(zhǔn):ω(C)=3.6%~3.8%,ω(Si)=2.4%~2.8%,ω(Mn)=0.30%~0.50%,ω(P)≤0.07%,ω(S)≤0.03%,ω(Cu)=0.5%~0.7%,ω(Re)=0.02%~0.05%,ω(Mg)=0.03%~0.06%;熔煉采用10t/h沖天爐熔煉,30t工頻保溫電爐升溫,爐前攪拌脫硫;澆注溫度1370℃~1390℃;球化處理采用沖入法,球化劑為5703,加入量1.0%~1.3%;造型采用濕型砂,Z145造型機(jī)機(jī)器造型,鑄型硬度SYS-B型硬度計(jì)檢測(cè),要求大于85單位。2t薄—原工藝存在的弊端為簡(jiǎn)化造型、方便清理和提高工藝出品率,考慮工藝方案時(shí)未采用雨淋澆注或環(huán)形澆道多內(nèi)澆口工藝,而是根據(jù)一般球鐵件補(bǔ)縮原則:當(dāng)鑄件的薄壁位置高于或平齊于厚壁位置時(shí),薄壁截面模數(shù)不小于厚壁截面模數(shù)一半(相當(dāng)于冒口頸的截面模數(shù)),薄壁在通向冒口方向的長(zhǎng)度不大于7(1.2~1.4)T薄(T薄———薄壁處厚度,7T薄———球鐵的補(bǔ)縮范圍,1.2~1.4———過(guò)熱系數(shù)),冒口可以通過(guò)薄處對(duì)厚處補(bǔ)縮,工藝圖如圖2所示。原工藝冒口到鑄件環(huán)形熱節(jié)距離≤100mm,小于104.65mm(7×11.5×1.3(mm)),據(jù)此原則,鐵液通過(guò)補(bǔ)縮暗冒口經(jīng)內(nèi)澆口進(jìn)入型腔,達(dá)到冒口最后凝固的效果,意通過(guò)暗冒口對(duì)環(huán)形熱節(jié)補(bǔ)縮。該工藝方案經(jīng)多批次試驗(yàn)生產(chǎn),出現(xiàn)圖1所示環(huán)形熱節(jié)、內(nèi)澆口流動(dòng)熱節(jié)縮松、縮孔缺陷。分析認(rèn)為:該設(shè)計(jì)原則是針對(duì)板型、桿型鑄件,直線補(bǔ)縮,但轉(zhuǎn)換輪轂的輪轂與輪緣交接處是個(gè)熱節(jié)直徑約為23mm的狹長(zhǎng)封閉環(huán),增大了補(bǔ)縮難度。此工藝從局部一處進(jìn)鐵,無(wú)法對(duì)整個(gè)環(huán)形熱節(jié)有效補(bǔ)縮;同時(shí),對(duì)小件來(lái)說(shuō),內(nèi)澆口沖刷部位砂型、砂芯易過(guò)熱,產(chǎn)生流動(dòng)熱節(jié),造成生產(chǎn)中輪轂毛坯環(huán)形熱節(jié)及流動(dòng)熱節(jié)出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷。同批次抽檢,發(fā)現(xiàn)10%存在縮孔、縮松缺陷。3鑄造均衡凝固這種轉(zhuǎn)換輪轂雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但如果采用從厚處用雨淋澆注或用環(huán)形澆道多內(nèi)澆口工藝會(huì)增加造型、清理的難度,工藝出品率又低;通過(guò)薄處對(duì)熱節(jié)補(bǔ)縮經(jīng)生產(chǎn)證明不可行。經(jīng)深入分析,認(rèn)為轉(zhuǎn)換輪轂結(jié)構(gòu)均勻,比較符合均衡凝固技術(shù)要求。根據(jù)均衡凝固的補(bǔ)縮特點(diǎn),注重鑄件的自補(bǔ)縮,經(jīng)過(guò)幾次改進(jìn),得到了如圖3所示工藝方案。1)第一次改進(jìn):增高暗冒口提高靜壓、增加環(huán)形冷鐵減小熱節(jié)暗冒口高度由50mm增高到80mm,提高冒口靜壓。冷鐵是用來(lái)控制鑄件凝固最常用的一種激冷物,任何結(jié)構(gòu)的鑄件都可以通過(guò)安放冷鐵(或其他激冷材料)來(lái)平衡大部分區(qū)域中的溫度差。冷鐵縮小環(huán)形熱節(jié)處界面模數(shù),加快冷卻速度,使整個(gè)鑄件溫場(chǎng)均勻,實(shí)現(xiàn)均衡凝固。環(huán)形冷鐵的作用不僅縮小鑄件截面模數(shù)、平衡壁厚差,而且提高了鑄型的剛度,使鑄件提前結(jié)殼,提高石墨膨脹的利用程度;冷鐵還改變鑄件的凝固特性,改善冒口對(duì)熱節(jié)迭加,在冒口附近設(shè)置冷鐵以減小熱節(jié),提高鑄型剛度,阻止石墨化膨脹壓力致使鐵液向冒口反饋。冷鐵縮小熱節(jié)的尺寸可按冷鐵厚度的40%~60%來(lái)折算,小而孤立的熱節(jié)取上限值,厚大熱節(jié)取下限值。通過(guò)增加截面尺寸為20mm×13mm的環(huán)形冷鐵,使環(huán)形熱節(jié)由23mm減小到17mm~18mm,與輪轂主要壁厚相當(dāng)。效果:通過(guò)提高靜壓和使用冷鐵,除內(nèi)澆口正對(duì)輪轂與輪緣交接熱節(jié)和內(nèi)澆口流動(dòng)熱節(jié)外,其余部位縮松縮孔基本消除。2)第二次改進(jìn):減薄內(nèi)澆口從均衡凝固理論觀點(diǎn)出發(fā),球鐵薄小件,要強(qiáng)調(diào)澆注系統(tǒng)、冒口的前期補(bǔ)縮,在早期集中的液態(tài)收縮階段從冒口中吸入鐵液,當(dāng)大量石墨化膨脹到來(lái)時(shí),封閉鑄件與冒口補(bǔ)縮通道,使鑄件內(nèi)部建立起必要的石墨化膨脹壓力,鑄件在均衡點(diǎn)以下的收縮靠自補(bǔ)縮完成,因此,均衡凝固技術(shù)提倡寬而薄的內(nèi)澆口;此外,對(duì)壁厚、結(jié)構(gòu)均勻的鑄件,由于冒口、內(nèi)澆口的開設(shè)會(huì)產(chǎn)生接觸熱節(jié)(冒口根熱節(jié))、流動(dòng)熱節(jié)(鐵液集中流動(dòng)過(guò)的部位),采用薄、寬內(nèi)澆道能減輕流動(dòng)熱節(jié),避免縮松缺陷。因此,對(duì)內(nèi)澆口進(jìn)行改進(jìn),內(nèi)澆口截面積不變,截面尺寸由(寬)15mm×(厚)11.5mm改為(寬)25mm×(厚)7mm,使內(nèi)澆口凝固提前,防止石墨化階段壓力松弛,同時(shí)減輕流動(dòng)熱節(jié)。效果:此改動(dòng)后內(nèi)澆口正對(duì)流動(dòng)熱節(jié)縮孔、縮松缺陷大幅度減輕,但生產(chǎn)中還是不穩(wěn)定,成分或澆注溫度稍有波動(dòng)仍有縮孔、縮松出現(xiàn)。3)第三次改進(jìn):改內(nèi)澆口法向進(jìn)鐵為切向進(jìn)鐵法向進(jìn)鐵改為切向進(jìn)鐵有助于減輕對(duì)中間砂芯及砂型的沖