冷床凸輪軸原工藝的改進

冷床凸輪軸原工藝的改進

提升輥是連接鋼的厚板工程的一個重要部分，它對使用有很多影響。120個標準臺階需要使用。材料為zg310-570，幾何尺寸為ue7886mm250mm，重量為150kg。鑄件不得有夾砂、裂紋、氣孔等鑄造缺陷。1車輪結構抬升滾輪的結構如圖1所示。2u2004型鑄件的表面質量原工藝是分模造型,沿輻板橫向將模型分成兩部分,輻板上部筋板和輪轂部分在上箱,剩余部分在下箱,按常規(guī)一般輪類鑄件鑄造方法設置冒口的,輪緣處設置2#腰暗冒口4個,中間輪轂處放ue78812#暗冒口一個,冒口放置如圖2所示。存在的主要問題:一是冒口較多,造型操作麻煩,生產(chǎn)率較低;二是造型開箱時,上箱塌箱嚴重,導致修型工作量較大,并且由于上下箱都有活,扣箱時造成偏箱的較多;三是由于冒口較多,下芯合箱操作過程中,進入型腔的散砂較多,鑄件形成夾砂缺陷較嚴重;四是冒口凝固較晚,鋼液對砂型熱作用時間相對較長,導致輻板輪轂與筋的交接處粘砂嚴重,鑄件表面質量較差,并且常常出現(xiàn)裂紋;五是后道工序清砂、氣割冒口的工作量加大,鑄件表面質量差;六是鑄件工藝出品率較低,只有47%。3工藝改進針對以上問題,該公司對鑄件結構進行了仔細分析研究,設計多種工藝方案對比,最后確定了如下工藝方案。3.1上蓋芯補縮技術(1)由于鑄件批量較大,故確定采用整體模型,下芯子的工藝,這樣整個鑄件都在下箱,不會造成偏箱現(xiàn)象,造型操作方便。模型結構如圖3所示,上部采用1#蓋芯,軸孔采用2#中芯。為防止下偏芯子導致上下筋對不齊、錯位,上蓋芯設置定位結構。(2)將2#中芯從輻板中間往上挖補貼,如圖4所示,這樣就能保證從輪轂往輪緣處的補縮通道暢通,中間放一個冒口就能對外圓輪緣進行補縮,原來輪緣處的四個冒口就可以去掉,工藝出品率大大提高。(3)為保證芯子精度,2#外圓芯子和3#蓋芯都做成脫落式芯盒(見圖4),模型和芯盒縮尺為徑向1.8%,其余2.0%,分型負數(shù)取1.5mm。3.2芯子表面砂膠砂合理選用型砂,兼顧表面粗糙度與解決清砂難問題,即與鋼液接觸的筋板處、凸臺周圍,由于受鋼液的熱作用時間較長,在芯子表面采用耐高溫的鉻鐵礦砂,這種砂具有很高的耐火度,防止鑄件粘砂,保證鑄件光潔,但這種砂價格較高,為了節(jié)約成本,只可采用薄薄的一層,厚度約8～10mm,芯子內層采用高溫下能自動分解,易潰散的低價人工粉碎的石灰石砂,以利于好清砂;砂型型腔采用石英砂,刷鋯英粉涂料一遍。3.3改進后齒輪鑄造工藝(1)設置合理的澆冒口系統(tǒng),需要精確計算出鑄件的熱節(jié),在熱節(jié)處放置適當?shù)拿翱?在冒口下增設補貼,保證冒口形成順序凝固,獲得致密鑄件。根據(jù)計算和經(jīng)驗,制定初始工藝方案,并采用華鑄CAE鑄造仿真模擬軟件,按初始工藝對輥子進行仿真凝固模擬、分析和論證,掌握溫度場和流動場的變化規(guī)律,以此調整冒口和澆口的大小和數(shù)量,優(yōu)化鑄造工藝,保證鑄件的順序凝固和金屬液的有效補縮,保證獲得無縮孔、無縮松、組織致密的抬升滾輪鑄件。最終確定澆冒口工藝(見圖3),采用ue78811#保溫暗冒口1個,高度180mm,澆注系統(tǒng)采用從輪緣上部沿切線方向注入。直澆口采用直徑ue78860mm耐火磚管專用澆口一道、橫澆口、內澆口做成一體采用木模專門做出,保證開放式澆注系統(tǒng)。(2)由于鑄件批量較大,為了更好地提高工作效率,加快鑄造進度,設計了專用澆注系統(tǒng),將內澆口直接固定在模型上,做出橫澆口模型,根據(jù)工藝模型大小,設計出合理的砂箱工裝,一箱制作4件滾輪砂型。這樣造型時就節(jié)省了設置澆口的時間,降低造型時型砂的使用量,制作成本明顯降低。改進后滾輪鑄造工藝結構如圖5所示。(3)鑄造仿真模擬驗證。針對以上工藝方案,該公司應用華鑄CAE凝固模擬軟件進行仿真凝固模擬驗證,從凝固模擬結果(見圖6)可以看出,鑄件組織致密,無縮孔、縮松等缺陷發(fā)生。3.4澆注溫度和澆注速度,鋼液的純凈度及澆注溫度直接影響輥子鑄件的質量。S、P等有害元素含量越高,裂紋傾向性越大,鋼中夾雜物與偏析越嚴重,越易造成應力集中。澆注溫度越高,凝固收縮越大,熱裂紋、縮孔、疏松、粘砂的產(chǎn)生機率也越大。加強工序質量控制,采用變質處理及鋼包底吹氬技術嚴格控制鋼液質量,減少鋼液中氣體及有害元素含量,控制澆注溫度和澆注速度,增加鋼液的補縮能力,保證鑄件組織致密。冶煉時成分按中線控制,爐前脫氧,在包內采用稀土硅進行孕育變質處理,出鋼溫度控制在1570～1590℃。3.5卡子的調整合箱前做到五檢查:即出氣孔是否暢通(冒口、芯頭、芯座);尺寸形狀是否符合圖紙;澆冒口系統(tǒng)內和型腔內是否干凈;芯頭、芯座間隙是否填嚴,防止鋼液鉆入或跑火;合箱卡子緊好后,分型面是否合嚴,以防跑火。放箱的地面要平整,劃出十字出氣道。澆口杯一定要用直徑為80mm的耐火材料制的漏斗,不許用砂質澆口杯。澆注時及時引火,并采取防跑火措施。澆注原則:其一,大流快澆;其二,鋼包采用底注式澆包,不許用新砌的鋼包;其三,鋼包必須烘干,保持干燥,烘包溫度要保證在700℃以上;其四,鎮(zhèn)靜時間,鋼液在包內鎮(zhèn)靜時間大于7min,以便雜質上浮;其五,澆注溫度1520～1535℃。用熱電偶測溫儀測溫。3.6夏季210h根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,參照理論保溫曲線,確定澆注后保溫時間為冬季6～8h,夏季8～10h。由于該件為中碳鋼,壁厚較均勻,為了提高工作效率,減輕工人勞動強度,確定采用水爆清砂的方式進行落砂清理,為防止鑄件出現(xiàn)裂紋,水爆清砂后的鑄件要放入熱砂坑中進行緩慢冷卻,割冒口后立即進窯退火處理。4推廣了良好的工藝方案工藝改進后,澆注20件,鑄件表面質量較好,清理氣割修磨工作量明顯提高,工藝出品率提高30