高硅鉬球鐵連接件的潮模砂鑄造工藝改進(jìn)

趙黎甲（鷹普機(jī)械（泰州）有限公司，江蘇泰州 225714）

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高硅鉬球鐵連接件的潮模砂鑄造工藝改進(jìn)

趙黎甲
（鷹普機(jī)械（泰州）有限公司，江蘇泰州 225714）

摘要：分析了鑄件產(chǎn)生縮松、砂孔等鑄造缺陷的原因，通過(guò)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，制定了該類(lèi)零件鑄造工藝的優(yōu)化改進(jìn)措施。實(shí)施證明，鑄件的縮松、砂孔缺陷得到消除，提高了該類(lèi)鑄件的合格率和出品率，降低了生產(chǎn)成本，有極高的經(jīng)濟(jì)效益，并可廣泛使用。

關(guān)鍵詞：工藝創(chuàng)新；間接外冷鐵；抽芯工藝；縮松;砂孔

1　鑄件的基本要求和生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1鑄件的基本要求

高硅鉬球鐵連接件（圖1）是發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的關(guān)鍵性零件，材質(zhì)RQTSi4Mo GB/T1348-1988，主要化學(xué)成分為w(C)3.00%～3.25%，w(Si)3.75%～4.25%，w(Mo)0.50%～0.70%。

力學(xué)性能要求：抗拉強(qiáng)度（σb）≥480 MPa，屈服強(qiáng)度（σ0.2）≥380 MPa，伸長(zhǎng)率（δ%）≥8，HBS 194～243。不得有夾渣、縮松、氣孔、砂孔、裂紋等缺陷。

圖1　鑄件簡(jiǎn)圖

1.2生產(chǎn)現(xiàn)狀

生產(chǎn)該類(lèi)零件采用潮模砂造型，新東FCMX造型線生產(chǎn)，熱芯盒覆膜砂制芯。

1.3存在的問(wèn)題

原鑄造工藝見(jiàn)圖2。鑄件批量加工過(guò)程中，分型面、頂部凸出的搭子下方加工后有批量的縮松，比例達(dá)50%。另外，鑄件內(nèi)圓下方有大量無(wú)法加工除去的砂孔，導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。

圖2　原鑄造工藝

2　缺陷分析與改進(jìn)措施

2.1缺陷分析

高硅鉬球鐵中由于硅量較高，對(duì)鐵液的流動(dòng)性能產(chǎn)生較大的影響，鑄件易產(chǎn)生冷隔和氣孔。鉬作為調(diào)解鑄件高溫性能的有效元素，鉬的加入在可以細(xì)化晶粒和石墨的同時(shí)，使鑄件的縮松傾向性增大。所以，為提高鐵液的流動(dòng)性，一般該類(lèi)鑄件的澆注溫度控制在1 410～1 460℃，這相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較高的，因而容易出現(xiàn)縮孔和縮松缺陷，同時(shí)高溫鐵液對(duì)砂型沖擊增強(qiáng)，又易產(chǎn)生砂孔缺陷。

2.2改進(jìn)措施

（1）改進(jìn)方案1 如圖3所示。

在原冒口的對(duì)面分型面處和鑄件頂部各增加一個(gè)補(bǔ)縮冒口，并用橫澆道將三個(gè)冒口連接起來(lái)。

圖3　改進(jìn)方案1

該方案很好地解決了鑄件分型面處和頂部加工后批量縮松的問(wèn)題，但由于增加了冒口和橫澆道，鑄件的工藝出品率只有37.3%。而且，由于三個(gè)冒口連在一起，無(wú)法用液壓鉗分離澆注系統(tǒng)，只有用切割機(jī)切割方法除去。同時(shí)，由于增加了兩個(gè)冒口和橫澆道，箱重增加了，導(dǎo)致澆注時(shí)間相對(duì)延長(zhǎng)，鐵液沖擊砂型時(shí)間加長(zhǎng)，因而在鑄件內(nèi)圓下方的砂孔缺陷沒(méi)有改善。

（2）改進(jìn)方案2

澆注系統(tǒng)恢復(fù)為圖1的結(jié)構(gòu)，取消分型面和頂部處的冒口，結(jié)合減芯工藝，在冒口對(duì)面分型面處和鑄件最高處（即原增加的兩個(gè)冒口處）兩個(gè)產(chǎn)生縮松的部位，在坭芯上放置間接外冷鐵（俗稱(chēng)暗冷鐵）。

鑄造工藝如圖4，冷鐵在減芯棒上的放置如圖5，坭芯的效果圖如圖6。

改進(jìn)后的效果。零件加工后無(wú)縮松，因沖型導(dǎo)致的砂孔也減少了20%，出品率提高到58.5%。

3　間接外冷鐵的設(shè)計(jì)原理和使用

3.1間接外冷鐵的設(shè)計(jì)

根據(jù)均衡凝固理論，通過(guò)使用冷鐵可實(shí)現(xiàn)鑄件的順序凝固。但在鑄件外表面直接使用外冷鐵激冷，會(huì)造成鑄件表面皺皮、氣孔、披縫及難以打磨，因此，可采用鑄件與冷鐵之間設(shè)置一個(gè)隔離層（掛砂厚度）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種冷鐵稱(chēng)之為間接外冷鐵（俗稱(chēng)暗冷鐵）。

一般直接冷鐵的厚度為被激冷部位厚度的0.5～1.0倍，長(zhǎng)度為被激冷部位厚度2～4倍，寬度約等于長(zhǎng)度。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，隔離層（掛砂厚度）的厚度設(shè)計(jì)為5～7 mm。厚度過(guò)薄，覆膜砂層易開(kāi)裂，掛砂層脫落；厚度過(guò)厚，對(duì)鑄件的凝固控制不起作用。

經(jīng)測(cè)量分析，該零件的熱節(jié)部位的厚度為18.8 mm，寬度為27.1 mm，零件的寬度為54 mm。

圖4　放置冷鐵的鑄造工藝圖

圖5　冷鐵在減芯棒上

圖6　含外冷鐵的坭芯

綜合上述分析，為保證覆蓋鑄件被激冷的熱節(jié)部位，該零件的冷鐵設(shè)計(jì)為長(zhǎng)55 mm，寬30 mm，厚度20 mm。

3.2間接外冷鐵的使用

冷鐵材質(zhì)為鑄鐵，用高溫磁鐵吸附在減芯棒上。在減芯棒上設(shè)置小臺(tái)階，防止冷鐵在射砂時(shí)下滑移位。使用冷鐵時(shí)，最好將冷鐵放在模具上預(yù)熱，可增加覆砂的牢固性。

4　結(jié)論

（1）生產(chǎn)實(shí)踐證明，在設(shè)計(jì)好冷鐵的尺寸的前提下，使用間接暗冷鐵，是完全可以消除鑄件縮松缺陷的。使用間接暗冷鐵的要點(diǎn)在于結(jié)合坭芯的抽芯工藝，需將冷鐵置放在減芯棒上。間接暗冷鐵對(duì)冷鐵的外觀要求低于明冷鐵的要求。

（2）冷鐵的掛砂厚度一般設(shè)計(jì)為5～7 mm是非常合適的。

（3）高SiMo件解決熱節(jié)處縮松和提高出品率的有效方法是使用冷鐵。

參考文獻(xiàn)

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業(yè)界資訊 Information

中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工作研討會(huì)隆重召開(kāi)

為深入貫徹落實(shí)《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》和《貫徹實(shí)施＜深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案＞行動(dòng)計(jì)劃(2015-2016)》，推進(jìn)中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)試點(diǎn)方案工作，2015年10 月13日，中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)在“世界標(biāo)準(zhǔn)日宣傳周”活動(dòng)開(kāi)展期間，在有“毛遂故里，辣椒之鄉(xiāng)”美譽(yù)的河北省雞澤縣召開(kāi)了“中國(guó)鑄造協(xié)會(huì)社會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)工作研討會(huì)”。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一部副主任肖寒博士、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技處胡珈銘處長(zhǎng)、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院王益誼所長(zhǎng)蒞臨會(huì)議指導(dǎo)；邀請(qǐng)參加此次會(huì)議的還有:中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)等兄弟協(xié)學(xué)會(huì)、歐盟和美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)化組織專(zhuān)家代表、全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)專(zhuān)家代表等共80余人。

中鑄協(xié)張立波常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)在開(kāi)幕詞中闡述了國(guó)務(wù)院《深化標(biāo)準(zhǔn)化工作改革方案》關(guān)于培訓(xùn)發(fā)展社團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)的戰(zhàn)略舉措，是對(duì)中鑄協(xié)五年來(lái)的努力開(kāi)展團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)體系頂層設(shè)計(jì)和建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)管理辦法的建立和14項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制訂實(shí)施工作的充分肯定，表明了出色完成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)試點(diǎn)工作任務(wù)的信心和決心。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一部肖寒副主任重點(diǎn)講述了關(guān)于培育和發(fā)展團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)意見(jiàn)。主要圍繞“放、管、服”三個(gè)方面：①放開(kāi)：放開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)的制訂權(quán)，鼓勵(lì)各級(jí)推薦性標(biāo)準(zhǔn)相互間公平競(jìng)爭(zhēng)；②管理：政府對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的規(guī)范監(jiān)督，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)規(guī)則；監(jiān)督：事后監(jiān)督，實(shí)行黑名單和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)良好行為一票否決制；③服務(wù)：是政府執(zhí)政理念。

中鑄協(xié)溫平秘書(shū)長(zhǎng)宣布了中鑄協(xié)成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)試點(diǎn)單位的喜訊。機(jī)械科學(xué)研究總院中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心王世剛所長(zhǎng)說(shuō)，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)將納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法修訂計(jì)劃，他從團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的地位、作用、范圍、內(nèi)容、制定程序和發(fā)展趨勢(shì)等六方面解讀了社會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)如何開(kāi)展和工作措施，目的減少政策資源浪費(fèi)、保證標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)合理。

中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院王益誼所長(zhǎng)對(duì)即將廣泛征求意見(jiàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化良好行為指南”進(jìn)行了解讀。中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)王金星副秘書(shū)長(zhǎng)作了“完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，提升產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)際接軌”的報(bào)告。

歐盟駐華標(biāo)準(zhǔn)化專(zhuān)家機(jī)構(gòu)徐斌總監(jiān)就“歐洲團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行實(shí)例：電信標(biāo)準(zhǔn)研究院（ETSI）及其工作機(jī)制”向大家作了報(bào)告，從SESEC III概況和SESEC合作伙伴、歐洲標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)介紹、ETSI及其工作機(jī)制、SESEC在華工作四個(gè)方面作了簡(jiǎn)要闡述。

ASME北京代表處張強(qiáng)總監(jiān)從美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)概述、ASME標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范概覽、ASME標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)、ASME與其他標(biāo)準(zhǔn)體系的關(guān)系、ASME國(guó)際工作組、ASME合格評(píng)定等方面對(duì)ASME標(biāo)準(zhǔn)工作向大家作了介紹。

參會(huì)代表就如何開(kāi)展和推進(jìn)社會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)工作、如何加強(qiáng)社會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)工作的法制化建設(shè)等議題座談?dòng)懻摗８魑粚?zhuān)家、代表們認(rèn)為通過(guò)宣貫培訓(xùn)，提升了展開(kāi)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)意義認(rèn)識(shí)，明確了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)工作范圍，并對(duì)今后如何推進(jìn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化工作提出了很多設(shè)想和諸多良好建議。（中國(guó)鑄協(xié)http ://www.chi nafoundrystan dard.org/webui/ Industr yNewsPre/detial.aspx?typeId=19285）

Green-sand casting process improvement of high silicon molybdenum ductile iron connector

ZHAO LiJia
(Impro Industries (Taizhou) Co., Ltd., Taizhou 225714, Jiangsu, China)

Abstract:Analysis are conducted on the root causes of casting defects such as shrinkage porosity and sand inclusion and measures are worked out to improve and optimize the casting process for the part based on the actual production experience. Through implementation it proves that defects of shrinkage porosity and sand inclusion are eliminated and conformity and yield rate of the castings have been improved, and cost has been reduced as well. The method has been approved to have high economic benefit and can be widely used.

Keywords:process innovation; indirect cold iron; core pulling technology; shrinkage porosity; sand inclusion

作者簡(jiǎn)介：趙黎甲（1966—），男，主要從事鑄造工藝及設(shè)計(jì)的研究.

收稿日期:2015- 07- 28

DOI：10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.01 .01 2

中圖分類(lèi)號(hào)：TG242；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

文章編號(hào):1 006- 9658（2016）01 -0036- 03

稿件編號(hào):1507- 1007