液壓件鑄件質(zhì)量的影響因素分析

液壓件鑄件質(zhì)量的影響因素分析

0液壓件鑄件的鑄造技術(shù)發(fā)展方向近年來，中國汽車行業(yè)的鑄造產(chǎn)量迅速增加。中國有52家變形車間，1998年統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量約4萬噸?，F(xiàn)在它們已經(jīng)形成了一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。液壓件鑄件無論是生產(chǎn)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、還是具體的生產(chǎn)工藝均與其它行業(yè)的鑄造生產(chǎn)有所不同,主要是質(zhì)量要求高、生產(chǎn)工藝較特殊及種類繁多,尤其近年來出現(xiàn)的殼型鑄造、SO2法制芯、樹脂覆膜砂射芯、電化學(xué)清理及電液壓清砂等許多新技術(shù)都在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。但在眾多的工藝和技術(shù)中,采用哪一種或向什么方向發(fā)展更為合適,目前尚有爭議。本文根據(jù)液壓行業(yè)的鑄件特點(diǎn)、生產(chǎn)性質(zhì)及熔煉等主要生產(chǎn)因素進(jìn)行分析與探討。1液壓件材料的特點(diǎn)和制造方法1.1造型工藝對鑄件進(jìn)行組芯以滿足不同目前,榆次液壓件廠新老產(chǎn)品鑄件約有270種,北京液壓件廠引進(jìn)的力士樂閥有193種。液壓件品種多批量較小,直接影響造型工藝、生產(chǎn)管理及設(shè)備使用。例如選用高壓造型或氣沖造型工藝,則需考慮用組芯來滿足鑄件內(nèi)腔及外形不同精度要求,同時(shí)需考慮拼箱、快換模板及不同鑄件冷卻等問題。所以,選擇的工藝須適合多品種生產(chǎn),設(shè)備具有靈活性,造型線應(yīng)采取柔性連接,車間的工藝裝備需適應(yīng)多品種帶來的變化,便于組織生產(chǎn)及提高生產(chǎn)率。1.2內(nèi)腔流道高壓閥類鑄件屬于精密鑄件,尺寸精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)定的一等品,由于裝配、外觀及減小內(nèi)腔流動(dòng)阻力(指鑄造流道)等要求,鑄件表面質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和清潔度要求也較高。其內(nèi)腔流道必須無粘砂、夾砂、氧化皮、微粘砂或雜物。對于具有復(fù)雜油道的閥體和泵蓋,其內(nèi)腔的清理尤為困難,往往必須采取特殊的清理工藝和裝備。大部分的液壓元件工作壓力為20MPa,最高31.5MPa,故要求鑄件具有耐壓致密性,材質(zhì)為高強(qiáng)孕育鑄鐵,基體中珠光體或索氏體應(yīng)在95%以上,A型石墨應(yīng)在80%以上,故需有較好的熔煉及檢測控制手段。日本對液壓用鑄鐵件設(shè)有專門的檢查標(biāo)準(zhǔn),我國目前正在制定液壓件鑄件分等規(guī)定。1.3模型的不實(shí)、材料的復(fù)合化許多液壓件鑄件的高度尺寸較大,在采用兩箱造型時(shí)模型及砂箱也高,易出現(xiàn)緊實(shí)率不均勻現(xiàn)象,砂箱與模型間及模型深凹處不易緊實(shí),這是射壓造型不適用的主要原因。液壓件鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,厚薄差大,排氣困難,工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)排氣針(片)或排氣冒口。型砂的透氣性要好,“死粘土”含量及水分盡可能少。孕育鑄鐵件鑄造時(shí)需大冒口補(bǔ)縮,造型設(shè)備應(yīng)允許設(shè)置高的暗冒口或銑出明冒口,以有利于補(bǔ)縮和排氣。2精煉工藝的選擇分析2.1磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)液壓件鑄件要求具有較高的強(qiáng)度、耐磨性及組織致密度,常用金屬材質(zhì)是孕育鑄鐵、球鐵和低合金鑄鐵。孕育鑄鐵的碳當(dāng)量比較低,母鐵水為麻口組織,所以要嚴(yán)格控制鐵水成分,不僅硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.12%,磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)也應(yīng)控制在0.08%～0.12%。磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.12%,則鑄鐵有脆化現(xiàn)象,此外在控制碳當(dāng)量的前提下,還應(yīng)該注意控制w(Si)/w(C),因其對鐵水白口傾向、鐵素體質(zhì)量分?jǐn)?shù)及共晶團(tuán)數(shù)均有影響。w(Si)/w(C)比值高可提高抗拉強(qiáng)度,但若過高則會(huì)引起鑄造性能惡化。例如鐵水流動(dòng)性差,收縮率增大,比值太低則鑄件強(qiáng)度下降。對于HT250和HT300鑄件,w(Si)/w(C)最好控制在0.55～0.62,線收縮率為0.3%。熔煉時(shí)適當(dāng)加大爐前孕育的硅鐵量,采取多次孕育處理辦法。為了細(xì)化晶粒和穩(wěn)定珠光體組織,還可以加入適量的錳、鉬及銅等元素。2.2u2004鑄造效果高強(qiáng)度鑄鐵鑄造性能差,出鐵溫度應(yīng)高些,一般要求達(dá)到1450℃。若低于1450℃,鑄件內(nèi)廢率明顯上升。日、英、德等國液壓件鑄造廠出鐵溫度均在1480～1500℃,國內(nèi)企業(yè)若用電爐化鐵亦應(yīng)控制在此范圍內(nèi)。2.3鐵水處理工藝單獨(dú)用沖天爐熔化高牌號鑄鐵,其熔煉成本最低,但鐵水成分難于控制。鑒于沖天爐化鐵投資少,一般可用于低牌號鑄件生產(chǎn)的車間。為使鐵水成分得以混合均勻,建議采用回轉(zhuǎn)前爐或較大容量的前爐,配料時(shí)可采用高比回爐料的方法。熔煉時(shí)為保證鐵水溫度,不應(yīng)追求高鐵焦比,建議適當(dāng)改進(jìn)雙排大間距沖天爐,提高低焦的高度,增大進(jìn)風(fēng)量。2.4實(shí)現(xiàn)作業(yè)平衡電爐熔煉易于控制鐵水成分,升溫容易,但是電爐多是間歇出鐵,難以與機(jī)械化造型線實(shí)現(xiàn)作業(yè)平衡。此外,電爐投資高,系統(tǒng)投資是沖天爐的3倍,耗電量大,熔煉成本高,因此電爐熔煉適用于年產(chǎn)鑄件3000t以下的間歇工作制車間。從使用靈活、維修方便及利用率高等因素考慮,建議首先選用中頻爐,其次無芯工頻爐或有芯工頻爐。2.5鐵水供給靈活雙聯(lián)熔煉除了一次性投資高外,優(yōu)點(diǎn)很多。例如便于控制溫度和成分,鐵水供給靈活,便于同造型生產(chǎn)相平衡,熱能利用率高。根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備的質(zhì)量和實(shí)際生產(chǎn)使用情況,對于年產(chǎn)3000t鑄件以上液壓件鑄造廠,采用雙聯(lián)工藝比較經(jīng)濟(jì)可靠,尤其是采用多條造型線的車間。3國、國、美液壓件鑄件的尺寸精度和光潔度要求很高,砂型應(yīng)有較高的精度、強(qiáng)度和透氣性。我國目前已應(yīng)用于液壓件鑄造的造型工藝有粘土砂震壓造型、高壓造型、垂直擠壓和殼型,其中高壓造型和殼型是仿德國和英、美而用于液壓件鑄造。在實(shí)際生產(chǎn)中采用什么樣的造型方法,主要取決于鑄件質(zhì)量要求、產(chǎn)量大小、成本高低及適用性等許多因素。3.1制殼設(shè)備的研究殼型鑄件精度高、光潔度好及便于清砂,制殼設(shè)備單機(jī)成套,生產(chǎn)組織靈活,是生產(chǎn)各種批量的中小型閥體鑄件的一種較好的方法,但目前國產(chǎn)殼型設(shè)備尚不過關(guān)。3.2砂箱適用條件這兩種方法有些相近,其砂型強(qiáng)度高、透氣性好、生產(chǎn)率及機(jī)械化程度高,都適用于具有一定批量的液壓件鑄件。從砂箱利用率來看,更適于生產(chǎn)泵體和中大型閥體。從砂型的綜合性能、先進(jìn)性、設(shè)備及節(jié)能等方面分析,氣沖造型比多觸頭高壓造型略顯優(yōu)越。3.3砂型精度的要求是一種較成熟的工藝,比壓可達(dá)4kg/cm2左右,壓實(shí)時(shí)輔以微震,砂型強(qiáng)度分布均勻。當(dāng)砂箱規(guī)格不大時(shí)(小于600mm×500mm),生產(chǎn)液壓件可以獲得較好的工藝效果,但是其砂型精度僅可滿足泵類鑄件和老的閥類產(chǎn)品要求。生產(chǎn)高精度閥體時(shí),須采用芯架或外芯來保證關(guān)鍵部位的尺寸精度。3.4垂直分類中的無箱射壓這種方法生產(chǎn)率高,節(jié)拍給予下芯的時(shí)間短,又是垂直分型,均使下芯不便。因此對流道精度較高的閥體不太適用,但是可用于生產(chǎn)中小型泵體鑄件。3.5樹脂自硬砂其砂型的各種性能均較優(yōu)越,對砂箱模具要求低,工藝適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)組織靈活,是生產(chǎn)精密液壓件的一種較好的造型方法。4制芯工藝的發(fā)展制芯技術(shù)是高精度液壓件鑄造的關(guān)鍵工藝,尤其是對帶流道的閥類鑄件更顯突出。近年來制芯工藝發(fā)展比較快,除三乙胺冷芯法外,國外有的制芯工藝在國內(nèi)也都用于生產(chǎn)中。液壓件鑄件芯子的特點(diǎn)是品種規(guī)格多、差別大、尺寸精度高及強(qiáng)度高,因此對于不同產(chǎn)品的芯子往往要用不同的工藝方法。4.1用殼芯砂砂芯目前工廠采用的工藝有3種:①覆膜砂射芯工藝與殼芯類似,將覆好樹脂膜的砂吹入盒中加熱固化即可,其充型性好、生產(chǎn)率高、發(fā)氣量少、強(qiáng)度高及不易吸濕,故較廣泛地被用來生產(chǎn)復(fù)雜彎曲的流道芯。例如英國B·S·F廠和B·S·A廠液壓件芯子絕大多數(shù)采用覆膜砂芯,僅有15%的用冷芯盒。德國Rexroth鑄造廠共有12臺(tái)樹脂覆膜砂射芯機(jī)用來生產(chǎn)要求高的小芯子。復(fù)雜組芯均用殼芯制作,然后用樣板及定位卡具人工組裝粘合,或用芯架與芯子粘成一個(gè)整體芯下到砂箱中。這種工藝對芯盒質(zhì)量要求高,較適合于生產(chǎn)批量稍大的芯子。②冷芯盒制芯主要有三乙胺法和SO2法,前者在行業(yè)內(nèi)尚無使用,SO2法使用的廠家較多,是一種高效低能耗的工藝方法。每噸砂芯能耗不及熱芯盒法的1/2及油砂的1/3,對工裝無特殊要求,木質(zhì)、塑料均可用,而且操作時(shí)間短,上馬快,成本低,在液壓件鑄造生產(chǎn)中是一種很有前途的制芯工藝。SO2法制芯尚存在一些缺點(diǎn),例如易吸濕,存放后要烘干,對原砂質(zhì)量要求高,尾氣處理設(shè)備腐蝕快。從目前使用情況看,芯子的高溫強(qiáng)度不夠理想,在無芯骨時(shí)建議用來生產(chǎn)直徑大于20mm及外形簡單的芯子。③樹脂自硬砂芯是現(xiàn)在工廠使用頗多的一種方法,大多用小型混砂機(jī)或用手工制芯。該法砂芯精度和強(qiáng)度高,出砂性好,可滿足各種鑄件的要求。主要問題是芯盒利用率及生產(chǎn)率低,對于要求高、規(guī)格多而批量又不大的芯子是一種較好的方法。4.2成型板集中烘干國內(nèi)企業(yè)目前較多的采用桐油砂芯,雖然成本和能耗高,芯子精度差,但是其工藝成熟,用成型板集中烘干生產(chǎn)率較高,所以對于老的液壓件產(chǎn)品,可以作為一種過渡工藝而存在。北京液壓件鑄造廠仿德國工藝采用添加潰散劑的CO2水玻璃砂生產(chǎn)泵體芯子,其關(guān)鍵在于潰散劑的效果和成本,德國Rexroth廠采用加入1%的酚醛樹酯和糖稀作潰散劑。4.3氧化硅產(chǎn)品的制備液壓件鑄件清理要求內(nèi)腔表面無殘砂、粘砂、夾砂、砂眼、毛刺、氧化皮和雜物,減少閥體內(nèi)腔的微粘砂和氧化硅成分,外表須清除粘砂、飛邊毛刺、切除冒口、時(shí)效退火及涂防銹劑。對于閥類小件,推薦工藝為:除澆冒口→拋丸清理→分選體蓋→打磨外表→清刷內(nèi)腔→抽檢→時(shí)效→除銹→電化學(xué)清理。對于泵體件,推薦工藝為:切除澆冒口→拋丸→電液壓清砂→二次拋丸→打磨精整→檢查入庫。5結(jié)局聲明(1)脫離身體，然后清潔液壓件鑄件應(yīng)全部進(jìn)行拋丸清理,國產(chǎn)設(shè)備已接近國外先進(jìn)水平,完全滿足液壓件鑄件的表面清理要求。(2)電、電處理幾乎所有發(fā)達(dá)國家對液壓閥鑄件加工前均要求進(jìn)