支铰零件—铰座铸造工艺研究.pdf

第l5卷总第61期 2009年第4期 特钢技术 Special Steel Technology Vo1．15(61) 2009，No．4 支铰零件一铰座铸造工艺研究 赵 斌 (攀钢集团四川长钢机电公司，四川江油621701) 摘 要：介绍异型铸钢件支铰零件一铰座的铸造工艺，采用中间分型，手工造型，合理设置胃口、浇注系统等技 术工艺措施，成功生产出用户满意的产品。 关键词：铰座；铸造工艺；研究 中图分类号：TG24 文献标识码：A 文章编号：1674—0971(2oo9)04—043—03 Study 0n Casting Process of Free Bearing Belongs tO be a Hinge Part Zhao Bin (Electromechanical and Construction Company，Sichuan Changcheng Special Steel Co．，Ltd．，Pangang Group，Jiangyou，Sichuan，621701) Abstract：This paper introduced the casting process of the free beaIing belongs to be a special—shape casted steel hinge part， using the technical measures such 8s middle parting，manual—made mould，a reasonable setting of the riser and the pouting system and．SO on，the products which satisfied customers were produced successfully． Key Words：Free bearing，Casting process，Study 了用户的使用要求。 1 问题的提出 四川水利水电勘测设计院委托攀长钢机电公司 制作四川某水电工程右岸泻洪用工作门支铰零件一 铰座。该铸件为大型、异型铸钢件，因使用工况决定 产品技术质量要求高。根据使用工况，产品需进行 调质处理，化学成分和力学性能指标应符合JB／ ZQ4297标准的规定，其中6≥510MPa；并需进行超 声波探伤检查，达到GB／T7223Ⅲ级要求。根据以上 要求开展了支铰零件一铰座铸造工艺研究。通过采 用合理的铸造工艺，最终生产出了合格的铸件，满足 1 500 (a)正视图 2铸件结构、材质及铸造工艺性分析 2．1支铰零件一铰座尺寸及简图 支铰零件一铰座轮廓尺寸为：(1670×1500× 1200)mill，结构简图如图1： 2．2铸件材质、毛重 铸件材质为ZG4OMn2，毛重5025kg。 2．3铸造工艺性分析 由图1可以看出支铰零件一铰座属于板类结构 1 200 一 (b)侧视图 (c)俯视图 图1．铸件结构 Fig．1 Castings’structure 收件日期：2009—09—13 修回日期：2009—09—28 作者简介：赵斌，男，大学，工程师，1994年毕业于重庆大学铸造专业，从事铸造技术及管理工作，现就职于攀钢集团四川长锕机电建设公司。 Tel：(0816)3653301：Email：zhaobin@cssc．corn．cn ·44· 特钢技术 第l5卷第4期 件，铸件壁厚较厚，且厚薄不均匀，轮廓尺寸较大，热节多，铸 造工艺不仅要保证铸件外观无夹砂、粘砂、裂纹等缺陷，以及 尺寸精度，而且要保证理化性能、探伤达到相应标准要求。 3铸造工艺方案以及参数的确定 3．1分型方式 支铰零件一铰座属于单件小批量生产，采用中 间分型，手工造型。造型过程中，应充分考虑人的因 素，工艺人员应跟班，现场指导操作人员，严格按照 工艺要求进行操作。 3．2型芯砂、涂料的选择 铸型采用呋喃树脂砂做面砂，水玻璃石灰石砂 做背砂；砂芯采用呋喃树脂砂；涂料选择醇基锆应粉 涂料。 3．3模型 采用木模造型。外模：半模实样一件，1 ，2 芯 盒实样各一件，1。芯头在半模实样上做成活块，3 芯盒减省不做出，在造型时采用补砂芯头的方式人 工做出。分型负数设定为：一2；筋板上未注圆角定 为R=30ram。 3．4工艺参数选择 根据机电公司树脂砂与水玻璃砂长期使用的经 验，综合考虑铸件的材质确定以下工艺参数。 3．4．1确定加工余量 在直径为940ram的空心圆柱体上，上下表面加 工余量设置为5mm，圆孔内表面加工余量均设置为 8mrn；铸件底板上(1200ram×1500ram面)加工余量设 置为6mm；利用补砂芯头做出的圆孔内表面加工余 量为8mm。 3．4．2拔模斜度 根据用户意见，所有筋板采用减法拔模斜度，拔 模斜度定为：0／一6mm，在直径为940mm的圆柱体 柱面上采用减法拔模斜度，拔模斜度定为0／一4mm， 铸件底板上拔模斜度定为+4／一2mm。 3．4．3铸件尺寸的增减 在制作模型的过程中，直径940mm的空心圆柱 体在缩尺计算时采用(940—4)×1．8％ITl／n，厚度为 80mm的板采用(80—6)×1．8％111111，两板间隔270mm 的板的间隔尺寸采用(270—6)×1．8％rll／n，尺寸所指 如图1所示。 4砂型芯的强度、排气、刷涂料及烘模的控制 针对夏季白天气温过高，对树脂砂的强度性能 不利，为避免铸型芯强度过低引发铸件一系列的质 量问题，工艺将造型时间作了调整，保证造型时气温 控制在18~C～25 oC。1 、3。补砂芯头用气针插出出 气孔，2 芯骨采用钢管做成网状并在钢管上打出细 密的孔洞，用草绳缠绕在上面便于砂芯的排气。 铸型芯做好放置4h后，涂刷醇基锆应粉涂料， 之后送烘干窑进行烘干处理。烘干温度控制在 170oC～200~C，烘干时间：4h。出窑后需再次涂刷一 遍涂料，出窑当天完成浇注。 5冒口冷铁的设计以及安放 按照模数比例法的相关理论，结合ZG40Mn2体 积收缩特点确定冒口尺寸如下： 在空心圆柱体上设置两个冒口，冒口尺寸为： [320 X 450 X(680+250)]toni，圆柱体下部设置两块 冷铁隔开冒口的补缩，冷铁尺寸设置为长100ram，宽 80mm，厚60mm的冷铁，在支铰底板上设置冒口尺寸 为(320×600×680)I／l／n，冒121补贴设置为厚60mm，高 180mm，在底板下部设置3块冷铁，冷铁尺寸设置为 长120mm，宽100ram，厚80mm。所有冷铁均采用隔 砂冷铁防止铸件受急冷产生裂纹。隔砂厚度控制在 (20 30)mm，冒口、冷铁摆放位置如图2所示。 6浇注系统的设计与材料的冶炼质量控制 6．1浇注系统的设计 根据ZC_,40Nn2的铸造性能特点，在浇铸的过程 中要求快速平稳地充填，故采用开放式的浇铸系统； 结合车间生产装备的实际情况，采用两个5吨的钢 水包同时浇铸，包孔的直径为050ram，漏包孔与钢水 的浇铸重量的速度关系，050mm包孔浇铸的重量速 度最大值为Vg=55Kg／s，包孔的流动速度可调节。 浇铸时间的确定： T =G话件／n×Vg~>45．68s 钢水在型腔中的上升速度： v：H|t=29．12nurds 经查表、计算、验证，确定所得数值大于钢水在 铸型中的流速，判断包孔大小满足钢水充型的理论 要求。 参照浇口比结合车间实际确定浇铸系统各组元 的截面积，根据开放式浇铸理论，各组元的比例确定为： A直：A横：A内=1：1：1．25 根据此比例关系计算出： 2009年第4期 赵斌：支铰零件一铰座铸造工艺研究 ·45· A直=25．12×2 cm2、A横=25．12 X 2 cm 、 A =15．7×4 cm2 浇道仲置的设置如图2所示。 6．2浇过 (a)正视图 【b J佣视图 【c)俯视图 图2．铸造工艺 Fig．2 casting process 由于铸型的上表面轮廓尺寸较大，为防止铸件 道采用热割浇冒口的方式，温度控制在350℃～ 产生夹砂、粘砂等铸造缺陷，采用倾斜浇注的方式进400％：。冒日、浇道切割余量控制在15ram～25ram。 行浇注，倾斜高度为200mm～300mm，在钢水浇满铸 去除毛刺、浮渣等杂物后送退火炉进行预先热处理 型需补浇冒口时需要延缓补浇冒口的时间，防止铸 后进行调质处理。根据单元锰钢在热处理的过程中 件外层产生裂纹。冒口浇满之后在冒口上覆盖保温 热敏感性大，加热温度过高易发生晶粒粗大，并使钢 剂(硅钙粉、铝粉的混合物)。 产生回火脆性的特点，在热处理的过程中严格控制 6．3材料的冶炼质量控制： ZC,40Mn2的化学成分如表I。 表1 ZG40Mn2的化学成分 Table 1 Chemical composition of ZG40Mn2 元素／％ C Mn Si P S ZG4OMn2 0．35—0．45 1．60—1．80 0．20—0．40 ≤0．035 ≤0．035 采用10吨电弧炉冶炼(实际冶炼能力超过l5 吨)，在冶炼的过程中严格按照冶炼工艺要求，严格 控制了化学成分，尽量降低硫磷含量，保证有害元 素和气体含量控制在最低水平，冶炼终脱氧插铝量 控制在0．7～0．8kg／t，插铝后2～3min停电出钢，出 钢后在钢包中取样作成品钢液化学分析，出钢温度 控制在1600％：～1620~C，镇静5～6rnin，浇注温度控 制在15l0℃～1530℃。 7铸件在铸型中的冷却、铸件的清理及热处理 铸件在砂型中的保温时间控制在40h一44h之 后进行清砂、切割冒口、浇道的处理。切割冒口、浇 装炉温度、升温速度以及保温温度、保温时间，淬火 采用油淬防止铸件产生裂纹。 8 结论 按照上述工艺，通过合理设置铸件的拔模斜度、 浇注温度、浇冒口等铸造工艺措施，铸件经热处理、 机械加工后，进行超声波检查铸件质量达到GB／ T7223III级的要求，铸件尺寸合格，化学成分和力学 性能指标符合JB／ZQ4297的规定，试样力学性能6 为536MPa，达到用户要求。最终生产出的铸件质量 均合格，满足了用户的使用要求。在近三年的工程 实际应用中性能稳定，使用状态良好。 参考文献 [1]李传轼．铸造工程师手册[M]．北京：机械工业出版社．1996 [2] 陆文华、黄良余．铸造合金熔炼及质量控制[M]．jb京：机械工 业出版社．2002．8 [3]侯福生．砂型铸造工艺及工装设计[M]．北京：机械工业出版 社．1979．10 [4]李魁盛、王文清．铸造工艺学[M】．北京：机械工业出版社． 199R