CY6140車床床身鑄件質(zhì)量控制及缺陷防止

摘 要：文章介紹了CY6140車床床身在鑄造過程中的工藝處理，如分型面的確定、加工余量的確定等。在質(zhì)量控制上，通過對強度、成分、硬度的檢測來加以控制。而在床身缺陷上，根據(jù)氣孔、縮松、縮孔等缺陷產(chǎn)生的原因，再根據(jù)實際生產(chǎn)，用較為基礎(chǔ)、簡便的方法進行有效的防止，保證了機床床身的澆鑄質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鑄造工藝；質(zhì)量控制；缺陷

CY6140車床是數(shù)控機床中較為主流的型號，其床身鑄造工藝也較為繁瑣，本文對其進行了簡單的概括，在一般企業(yè)中，由于受資金、技術(shù)、人員的限制，對床身質(zhì)量的控制與缺陷防止也沒有書本上那么系統(tǒng)，僅注重一些重點環(huán)節(jié)，對一些需要花費較多人力、物力，對鑄件影響微小的方面則不予考慮。但對于常見并影響較大的問題，都做了系統(tǒng)的介紹說明，讓大家對床身鑄造有一定的了解。

1 CY6140車床床身介紹及鑄造工藝

1.1 CY6140車床床身

CY6140車床其床身重量為700kg，鑄造材料為HT300，采用型砂鑄造，導(dǎo)軌面高頻淬火后硬度≥Hs68，導(dǎo)軌面不得有疏松、夾雜和其它鑄造缺陷，鑄件粗加工后進行人工時效。

1.2 CY6140車床床身鑄造工藝

1.2.1 鑄造模具

CY6140車床床身的模具由好幾部分組成，主要是由一整副外型模具和幾副型芯模具組成。整副外形模具又有三部分，分別用于床身導(dǎo)軌面、床身兩側(cè)及前后端面和床身底面的成型。這三副模具由于面積、體積相對較大，形位要求高，所以一般固定在工作平板上。其制作材料多為木料與鐵、鋁等。制造型芯的模具是根據(jù)床身的具體結(jié)構(gòu)來確定的，由于負責構(gòu)成床身內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，所以模具較為復(fù)雜，且需要數(shù)只模具才能完整的制造出所需的型芯，一般使用木材制作。

1.2.2 HT300金屬液熔煉

HT300是澆鑄CY6140車床床身的材料，而熔煉對于鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用，合理的熔煉能保證鑄件各項指標的合格。其流程主要有：加料熔煉→調(diào)質(zhì)→測溫→脫硫→增碳→測溫→澆鑄。加料加的是生鐵+廢鋼+回爐料，還要添加一定量的增碳劑、硅鐵、球化劑。生鐵、廢鋼、回爐料的添加量是按一定比例的。因為澆鑄車床床身的質(zhì)量要求很高，所以添加較多的生鐵，生鐵中含有的雜質(zhì)少，有利于控制金屬液成分。調(diào)質(zhì)是根據(jù)床身的質(zhì)量要求，控制所需成分的含量。脫硫時溫度在1520℃～1530℃，添加脫硫劑。增碳一般視原料的含碳量所定，所以及時檢測生鐵的含碳量是必須的。當上述項目都處理好后，再次測溫后便可以進行對床身的澆鑄了。

1.2.3 分型面的確定

根據(jù)該床身的結(jié)構(gòu)特征，將床身進行分型，由于CY6140車床床身鑄件比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了保證起模方便，簡化鑄造工藝、保證鑄件質(zhì)量，鑄件分成兩個分型面，使用三開箱造型，這樣便于鑄件的生產(chǎn)。

1.2.4 鑄造余量

加工余量是指鑄件加工面上預(yù)留的、準備切除的金屬層厚度。取決于鑄件的精度等級，與鑄件材料、鑄造方法、生產(chǎn)批量、鑄件尺寸、澆注位置等有關(guān)。其余量按GB/T 11350-89確定。與GB6414-86《鑄件尺寸公差》配套使用。

1.2.5 拔模斜度

為了便于起模，必須在模樣上設(shè)置一個向著分型面逐漸擴大的斜度，因CY6140車床床身高度方向上并不算高，因此只在造型時用的模樣上采用增加壁厚法，將整體的外型有一個拔模斜度即可。其斜度按黏土砂造型用拔模斜度表取值。

1.2.6 澆注系統(tǒng)

合理的澆注系統(tǒng)可以使金屬液平穩(wěn)的充滿鑄型型腔，避免砂型被金屬液沖擊而造成缺陷和泥芯的偏移；控制金屬液的流動方向和速度；調(diào)節(jié)鑄件上各個部分的溫度，控制冷卻凝固順序，防止縮孔、裂紋等因溫度引起的缺陷；阻擋夾雜物進入鑄型型腔；冒口起補縮、排氣和集渣的效果。

2 CY6140車床床身質(zhì)量檢測

2.1 總體檢測

2.1.1 強度

在機床生產(chǎn)廠中的強度檢測指的是抗拉強度，其檢測方式就是通過試棒的拉伸，來確定其機床床身的抗拉強度。試棒所澆注的原料是和當日所鑄造的機床床身同一爐的金屬液，所以其檢測出的強度、組織成分都能代表其同爐澆注出的同批次床身。將試棒裝夾在液壓萬能試驗機上，通過機器拉伸，可得出試棒的屈服強度和抗拉強度，一般只取抗拉強度。

2.1.2 成分

床身除鐵之外有主要的五大元素，即碳、硫、硅、錳、磷。實際生產(chǎn)中，我們就取一塊與床身同爐乃至同一箱的鑄鐵來取樣，通過化學(xué)分析，從而得出化學(xué)成分。

2.1.3 金相

在工廠中，一般考慮灰鑄鐵中石墨的分布形態(tài)，以確定灰鑄鐵的品質(zhì)。灰鑄鐵金相中的石墨分布形態(tài)有六種：A類是片狀；B類是菊花狀；C類是塊狀；D類是枝晶點狀；E類是枝晶片狀；F類是星狀。現(xiàn)今鑄造業(yè)比較發(fā)達，所以車床床身的金相是要求最高的A類，而且在實際鑄造生產(chǎn)中，其澆鑄出的工件往往都能達到要求。

2.2 個體檢測

硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要指標，在工廠中也是具體確認其鑄件質(zhì)量的指標，在一定程度上，硬度表示灰鑄鐵的強度大小、耐磨性高低以及切削性能的好壞，是最為重要的指標。因此要在每臺CY6140車床床身上進行硬度檢測，特別是其導(dǎo)軌面。在床身的設(shè)計工藝中就規(guī)定了機床導(dǎo)軌面高頻淬火后硬度≥Hs68。

2.3 外觀檢測

外觀檢測是最直接，最簡單快捷的檢測方式。大致可以概括成“看”、“敲”、“量”三字。“看”查看車床床身有無外部缺陷，結(jié)構(gòu)是否完整，大致的表面粗糙度，特別是不加工處的表面粗糙度要重點注意。“敲”指的是用鐵錘等重物敲擊床身，聽敲擊的聲音是否清脆，可以聽出床身的硬度高低及化學(xué)成分分布是否均勻。“量”是指用卷尺直接量取床身最重要導(dǎo)軌面，將量出的尺寸對比，可辨別出床身之間硬度高低，導(dǎo)軌面較長的床身硬度低，長度短的硬度高。而且可以將已知硬度的床身導(dǎo)軌面長度做標準，從而通過長度得出硬度的大致值。

3 CY6140車床床身的缺陷防止

3.1 氣孔

在鑄件內(nèi)部或表面處有大小不等的光滑孔眼，形狀不太規(guī)則，有單個也有聚集成片的。顏色為白色或帶一層暗色。鑄鐵中存在氣孔，不僅減小鑄件的有效截面積，同時在氣孔周圍引起應(yīng)力集中，成為材料斷裂的裂紋源，特別嚴重的氣孔呈條狀，尖角形，且大量密集分布在鑄鐵表面層，危害最大，會大幅降低疲勞強度。氣孔產(chǎn)生的原因有很多種，生產(chǎn)中較為常見的原因有：①型腔水分未烘干，生產(chǎn)中常因生產(chǎn)工期緊張而未能將型腔烘干而致使床身產(chǎn)生氣孔。②空氣中水分含量，澆鑄床身是按生產(chǎn)進度生產(chǎn)的，因此在有些時期澆鑄，空氣較為潮濕，金屬液中混有較多水氣，也會使床身產(chǎn)生氣孔。③爐溫太低，在澆鑄時，由于工人操作不當，未能將金屬液加高到規(guī)定溫度，也會使床身產(chǎn)生氣孔。一般生產(chǎn)車間其爐溫度要≥1450℃。④渣氣孔，這是一種特殊的氣孔，是在床身表面有一片一片的氣孔，但氣孔內(nèi)往往有爐渣一樣的固態(tài)物質(zhì)，這是未能凈化金屬液的原故。⑤排氣不良，在造型時未能合理的設(shè)置排氣孔，致使在澆鑄時型腔內(nèi)的氣體無法順利排出也會使床身產(chǎn)生氣孔。

3.2 縮松

縮松指鑄件最后凝固的區(qū)域沒有得到液態(tài)金屬或合金的補縮形成分散和細小的縮孔。常分散在鑄件壁厚的軸線區(qū)域、厚大部位、冒口根部和內(nèi)澆口附近。當縮松與縮孔容積相同時，縮松的分布面積要比縮孔大得多。縮松隱藏于鑄件的內(nèi)部，外觀上不易被發(fā)現(xiàn)，但在工件被加工后會裸露出表面。縮松所帶來的問題就是金屬強度過低，影響床身質(zhì)量。產(chǎn)生的主要原因是碳當量偏低。但只要控制C、Si的含量就可以避免縮松的產(chǎn)生。

3.3 原始硬度太高

原始硬度過高就是指床身在未經(jīng)過任何處理的情況下，其硬度已經(jīng)達到一個很高的程度。這會使床身在加工時很困難，對刀具、機器的損耗較為嚴重，導(dǎo)致無法保證被加工面的加工精度。其表現(xiàn)的現(xiàn)象就是組織出現(xiàn)白口。防止方法就是要控制碳的當量，這是一種與縮松所相反的表現(xiàn)。

3.4 縮孔

縮孔即液態(tài)金屬凝固過程中由于體積收縮所形成的孔洞，形狀不規(guī)則，孔壁粗糙。它的表現(xiàn)較為明顯，在床身的鑄造過程中也容易發(fā)生。縮孔不僅影響床身的外觀，更嚴重的會使床身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷，使床身報廢。要想解決縮孔問題，主要切入點在其生產(chǎn)工藝上，對其澆口、流道、補縮口、保溫罩在型腔上要有一個合理的位置，具體位置要根據(jù)工件的實際形狀、壁厚等條件來決定。

3.5 砂孔

砂孔指鑄件內(nèi)部或表面充塞著型砂的孔眼，實際情況和氣孔有些接近。其產(chǎn)生的原因有：①型砂與樹脂調(diào)配不合理，使型砂構(gòu)成的型腔不夠穩(wěn)定。②澆口、流道的位置不合理，在澆鑄時，金屬液帶來的沖擊力會破壞型腔。③碳灰未能涂滿型腔內(nèi)壁，碳灰能阻隔高溫的金屬液與型砂的直接接觸，防止型砂與高溫的金屬液產(chǎn)生化學(xué)反映而產(chǎn)生氣體，這也是防止氣孔產(chǎn)生的方法之一。

3.6 多肉

多肉也是實際生產(chǎn)中較為常見的問題之一，它的表現(xiàn)形式是在鑄件上有形狀不規(guī)則的毛刺或突出部分。對于毛刺在清理時比較簡單，但對于塊狀的突出部分，特別是在表面不加工處的多肉卻很難處理。其防止的方法主要就是要保證型腔的完整性，與防止砂孔的方法一致。

4 結(jié)束語

對于CY6140車床床身的生產(chǎn)過程而言，其出現(xiàn)的的問題是多樣的，所以缺陷防止的方法也是多種多樣的，需要根據(jù)實際生產(chǎn)生活而確定，而鑄件的質(zhì)量檢測則依據(jù)廠家的檢測條件及鑄件的質(zhì)量要求而定。一般而言，鑄件的質(zhì)量檢測與缺陷防止本文都已一一列舉，但進一步的問題分析還需要深入研究、探討。

參考文獻

[1]孫本緒，熊萬武.機械加工余量手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1999-11.

[2]王嵐.金相實驗技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010（5）.

[3]中國機械工程學(xué)會鑄造分會.鑄造手冊-鑄造工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.