s10y-20500b剪板機(jī)油箱鑄件的凝固工藝

s10y-20500b剪板機(jī)油箱鑄件的凝固工藝

p12y-20250b剪板機(jī)油擠出，材料重量qt5500-7，由360mm220mm圓柱形段、厚度310mm、厚度270mm和長520mm套筒段組成。全長740mm，件重（g）25kg。油缸內(nèi)孔粗糙度Ra0.8,作32MPa×25min耐壓試驗(yàn)不得滲漏。原工藝按順序凝固原則,將鑄件熱節(jié)?310mm×220mm放在上部,在其上再安放1個(gè)?360mm×300mm的冒口見圖1,工藝出品率59%。在冒口下的鑄件?310mm處切取?10mm抗拉試樣,檢查力學(xué)性能,抗拉強(qiáng)度σb為383MPa,延長率δ為1.55%,試樣宏觀斷口出現(xiàn)點(diǎn)狀黑斑,石墨呈枝晶、碎塊狀,基體為7%粒狀珠光體、其余為鐵素體,耐壓試驗(yàn)漏油。分析原因,?310mm×220mm熱節(jié)幾何模數(shù)為5.3cm,凝固時(shí)間160-190min,在其上放?360mm×300mm冒口后減少了和冒口接觸處的散熱面,實(shí)際模數(shù)增加到7.01cm,凝固時(shí)間290～300min。凝固時(shí)間的延長產(chǎn)生的孕育衰退和球化衰退是造成廢品的主要原因。根據(jù)均衡凝固工藝,將?310mm×220mm熱節(jié)放在澆注位置的下部,安放冷鐵激冷,上部沿套筒延長60mm做為集渣冒口,其上采用補(bǔ)縮式雨淋澆注系統(tǒng)充填、補(bǔ)縮,克服了油缸鑄件的缺陷,獲得成功。本文介紹均衡凝固工藝和補(bǔ)縮式雨淋澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。1石墨熱節(jié)自補(bǔ)縮充放電濃縮遵循球鐵件頂注優(yōu)先,分散多道引入,利用澆注系統(tǒng)補(bǔ)縮作用和凝固過程石墨化膨脹自補(bǔ)縮作用,不另設(shè)補(bǔ)縮冒口,采用立澆工藝將?310mm×220mm熱節(jié)部分放在澆注位置的下部,將薄壁套筒部位放在上部,采用補(bǔ)縮式雨淋澆注系統(tǒng)充填和補(bǔ)縮,見圖2。2采用收縮模數(shù)法設(shè)計(jì)雨水池系統(tǒng)2.1u2004生產(chǎn)?310mm×220mm熱節(jié)部分體積V1=16596cm3,幾何散熱面積A0=3122cm2,其幾何模數(shù)M熱幾何=5.32cm,安放?270mm×70mm冷鐵后,當(dāng)量冷卻表面積As。As=A0+2Ach=4630cm2式中Ach——放冷鐵處的表面積。放冷鐵后鑄件?310mm×220mm處的實(shí)際模數(shù):M件=3.58cm。鑄件薄壁套筒處的模數(shù):M薄=3.5cm。質(zhì)量周界商Qm=GΜ件3=3253.583=7(kg/cm3)Qm=GM件3=3253.583=7(kg/cm3)收縮時(shí)間分?jǐn)?shù)Ρc=1.0e(0.65Μ件+0.01Qm)=0.09Pc=1.0e(0.65M件+0.01Qm)=0.09收縮模數(shù)系數(shù)f2=√Ρc=0.3f2=Pc??√=0.3鑄件收縮模數(shù)Ms=f2M件=1.07cm2.2采用收縮模數(shù)法設(shè)計(jì)雨水池系統(tǒng)的尺寸(1)直流道流通系數(shù)式中f1——冒口平衡系數(shù),取f1=1.0f3——冒口壓力系數(shù),取f3=1.0f直流——直流道流通系數(shù),取f直流=0.75計(jì)算得:M直=0.8cmD直=5M直=?40mm,取?45mmA直=16cm2,M直實(shí)=0.9cm(2)橫澆道橫截面計(jì)算式中f橫流——橫澆道流通系數(shù),取f橫流=0.8。計(jì)算得:M橫=0.85cm,取橫澆道40/50mm×50mm,A橫=22.5cm2,M橫實(shí)際=1.1cm,∑A橫=45cm2。(3)澆道長度系數(shù)式中fp——流通效應(yīng)系數(shù),取fp=0.45f4——內(nèi)澆道(冒口頸)長度系數(shù),取f4=0.7計(jì)算得:M內(nèi)=0.33cmD內(nèi)=4M內(nèi)=?13mm,取雨淋孔為?12/?18×50mm,20只,∑A內(nèi)=23cm2。(4)烹飪準(zhǔn)備A直∶∑A橫∶∑A內(nèi)=16∶45∶23=1∶2.8∶1.4。(5)澆注時(shí)間及澆注速度計(jì)算上箱和澆口盆總高度H=36cm雨淋孔(內(nèi)澆道)有效壓力頭hp計(jì)算直澆道、橫澆道流量系數(shù),取μ1=μ2=0.55內(nèi)澆道流量系數(shù),取μ3=0.5有效截面比k1=μ1A直μ2∑A橫=0.36k2=μ1A直μ3∑A內(nèi)=0.77hp=k221+k12+k22?Η=12.33cm澆注時(shí)間τ=G0.31μ3∑A內(nèi)√hp=26(s)平均液面上升速度VL=鑄件高度澆注時(shí)間=28mm/s。其中底部厚實(shí)圓柱部分V1L=24mm/s,上部套筒部分V2L=30mm/s。均在資料給出的雨淋澆注系統(tǒng)正常液面上升速度15～30mm/s范圍內(nèi)。3防止石墨變質(zhì)和冶金措施(1)最佳殘留鎂量的確定用純鎂作球化劑生產(chǎn)100t、200t萬能材料試驗(yàn)機(jī)油缸鑄件時(shí),最大斷面尺寸?350mm,未發(fā)現(xiàn)大斷面中心部位有宏觀黑斑,只是在用稀土-鎂作球化劑時(shí)才出現(xiàn)上面所述的缺陷,這說明球化處理后的殘留鎂量對(duì)防止產(chǎn)生球化衰退十分重要。最佳殘留鎂量為(w)0.05%,殘留稀土量0.025%。生產(chǎn)時(shí)選用含鎂量較高的球化劑。從油缸本體取樣,材質(zhì)化學(xué)成分見表1。(2)浮硅育苗劑孕育處理對(duì)防止和延緩球化衰退有重要作用。對(duì)油缸鑄件選用粒度為5～10mm,孕育總量為1.30%的75SiFe孕育劑,其中0.40%覆蓋在球化劑上,0.60%加在出鐵槽中,0.30%以塊度為50～70mm,澆注前加在鐵液包咀前進(jìn)行瞬時(shí)浮硅孕育。(3)抗拉試樣的制備采用新工藝生產(chǎn)出的剪板機(jī)油缸完全消除了原斷面宏觀斷口上的點(diǎn)狀黑斑,在?310mm處取樣加工成?10mm抗拉試樣,斷口銀白色,其顯微組織石墨呈球狀、無枝晶石墨,基體組織為15%片狀與粒狀珠光體,其余為鐵素體。新工藝與原工藝工藝參數(shù)、性能、組織對(duì)比見表2。4工藝的東北部從油缸體?310mm處取樣,其力學(xué)性能達(dá)到QT500-7技術(shù)要求。經(jīng)機(jī)械加工后油缸的組織致密,無縮孔、縮松缺陷,經(jīng)32MPa的耐壓試驗(yàn),