濕型煤粉砂鑄造球墨鑄鐵盤式制動(dòng)器的生產(chǎn)實(shí)踐

徐州銅山區(qū)飛龍閥門廠 （江蘇 221121） 張立權(quán)

盤式制動(dòng)器又稱剎車盤，其是叉車、裝載機(jī)上重要的制動(dòng)設(shè)備，因此，鑄件質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到叉車、裝載機(jī)的行駛安全與工作安全。我廠生產(chǎn)的DY-JQ-40F、DY-JQ-50F兩種規(guī)格的盤式制動(dòng)器，分別由內(nèi)鉗與外鉗兩種組合。其中DY-JQ-40F內(nèi)鉗與外鉗兩鑄件毛坯重12.5kg、11kg，材質(zhì)QT500-7，硬度230～265HBW。其零件結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

圖1 內(nèi)鉗

圖2 外鉗

鑄件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；壁厚懸殊，內(nèi)鉗與外鉗兩端壁厚58mm處各有一條φ6.5mm液壓油孔，最小壁厚12mm。技術(shù)要求：中心距為105mm的兩φ75mm活塞孔及其相貫通的長(zhǎng)、寬、高為38mm×20mm×10mm的液壓通道內(nèi)，不允許有任何氣孔、砂眼、粘砂等鑄造缺陷，鑄件外觀不允許有氣孔、砂眼、粘砂、錯(cuò)箱、脹箱、飛邊及毛刺等。機(jī)加工組合后，在18MPa壓強(qiáng)下試壓，鑄件不允許出現(xiàn)滲油、漏油與變形現(xiàn)象。生產(chǎn)過(guò)程中，由于鑄件壁厚懸殊，受生產(chǎn)條件限制，采用濕型煤粉砂生產(chǎn)。經(jīng)解剖兩端液壓油孔處，常產(chǎn)生縮孔缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)生漏油、滲油，并伴有因強(qiáng)度偏低產(chǎn)生變形的現(xiàn)象。

因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，要求有高溫優(yōu)質(zhì)鐵液，合理的鑄型（芯）工藝與澆主系統(tǒng)。

一、 型（芯）砂工藝配比

造型采用濕型煤粉砂，兩φ67mm活塞孔與38mm×20mm×100mm的液壓通道砂芯用覆膜砂，型芯砂配比如下：

（1）濕型面砂配比 粒度0.212～0.106mm（70/140目）的新砂50%、舊砂50%、膨潤(rùn)土5%～6%、碳酸鈉4%～5%（以膨潤(rùn)土為基數(shù)）、煤粉4%～6%，水分適量，濕壓強(qiáng)度90～120kPa，透氣性≥100。

（2）濕型背砂配比 舊砂100%，膨潤(rùn)土2%～3%，水分適量。濕壓強(qiáng)度≥80kPa，透氣性≥80。

（3）芯砂 選用成品FZF-201型常溫抗彎強(qiáng)度6.5～7.5MPa覆膜砂。

二、 鑄造工藝制訂

（1）鑄型工藝 DY-JQ-40F盤式制動(dòng)器內(nèi)外鉗毛坯總重23.5kg，專用砂箱，一箱兩件，熱側(cè)暗冒口澆注，鑄造工藝如圖3所示。

圖3 內(nèi)外鉗鑄造工藝

采用充型平穩(wěn)半封閉式澆注系統(tǒng)，各澆道截面積比為∑F直∶∑F橫∶∑F內(nèi)＝1∶1.2∶0.8。增大橫澆道截面積的目的是，當(dāng)高溫鐵液進(jìn)入橫澆道后，降低了流速，促使渣液上浮后可滯留在橫澆道上的集渣包內(nèi)，使鐵液平穩(wěn)地進(jìn)入暗冒口中，帶入的少許渣液上浮至冒口頂端，內(nèi)澆道為寬扁鴨嘴狀，與鑄件連接處厚度為6mm，可防止殘?jiān)M(jìn)入型腔。蓋箱型腔的上表面扎多個(gè)φ6～φ8mm的出氣孔，經(jīng)多次解剖發(fā)現(xiàn)，內(nèi)鉗鑄件兩端易產(chǎn)生縮孔。因此，在設(shè)計(jì)其內(nèi)澆道時(shí)使其略大于外鉗內(nèi)澆道的截面積。

（2）兩活塞孔與其貫通的液壓通道砂芯的設(shè)計(jì) 兩活塞孔及其相貫通的液壓通道要求內(nèi)腔光潔、平滑，不允許有氣孔、縮孔、粘砂與結(jié)疤等缺陷。工藝設(shè)計(jì)位于下箱，砂芯上表面為不通孔。我們采用FZT-201型覆膜砂，砂芯結(jié)構(gòu)如圖4所示。芯盒材質(zhì)Q235A，加熱溫度230～250℃，硬化時(shí)間30～40s。兩活塞孔芯制作成殼型，芯頭間隙為零。下芯前底箱芯頭扎φ8mm排氣孔。采用上述措施后，不但便于砂芯排氣，還節(jié)省了覆膜砂的用量。

（3）砂箱 設(shè)計(jì)專用砂箱，四周吃砂量≤30mm，上下箱吃砂量≤60mm，用δ=6mm普通防滑花紋鋼板焊接，兩邊框設(shè)有定位導(dǎo)柱銷箱耳，合箱后用M12螺栓鎖緊。

圖4

（4）造型 選用兩臺(tái)Z145W微震壓實(shí)式造型機(jī)，上下箱中模樣與澆注系統(tǒng)各自為固定型板。模樣表面覆蓋10～20mm面砂后，再充填背砂震實(shí)壓平 ，型腔緊實(shí)度≥90。

三、熔煉質(zhì)量的控制

1.爐料的選用

正確選用爐料是獲得優(yōu)質(zhì)鐵液的必備條件，我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中著重控制以下幾個(gè)方面。

（1）球墨鑄鐵用生鐵的選用 不同廠家生產(chǎn)的生鐵，由于礦石來(lái)源不同和冶煉方法不同，其微量元素、氣體、非金屬夾雜物的數(shù)量也就不同，而它們又很難用一般的化學(xué)方法檢查出來(lái)。根據(jù)上述因素，我們選用表面光潔、微量元素偏低的球墨鑄鐵用生鐵。生產(chǎn)初期，選用的球墨鑄鐵用Q12生鐵，其微量元素wTi=0.10%，wcr=0.02%，表面夾雜物較多，結(jié)果鑄件氣孔、縮孔缺陷占50%左右。后更換了價(jià)格略高的另一生產(chǎn)廠家的表面光潔、微量元素偏低的Q12生鐵，杜絕了上述鑄造缺陷。生產(chǎn)實(shí)踐證明，由于生鐵的遺傳因素，當(dāng)生鐵中微量元素wTi≥0.04%且表面夾雜物較多時(shí)，鑄造出的球墨鑄鐵件，多產(chǎn)生縮孔，縮松、氣孔及非金屬夾雜物等缺陷。

（2）廢鋼 由于回收的廢鋼成分混雜，銹蝕嚴(yán)重，易使鑄件產(chǎn)生多種鑄造缺陷，因此生產(chǎn)中應(yīng)堅(jiān)持選用普通碳素鋼，杜絕使用銹蝕嚴(yán)重的廢鋼及合金鋼。

（3）焦炭 選用河南產(chǎn)固定碳≥88%、wS=0.3%～0.4%的鑄造焦炭。

2.熔煉的控制

（1）鐵液溫度的控制 溫度、化學(xué)成分、純凈度是鐵液的三項(xiàng)冶金指標(biāo)。而溫度又直接影響到鐵液的化學(xué)成分與純凈度。在一定范圍內(nèi)提高鐵液溫度，可使石墨細(xì)化，組織致密，提高抗拉強(qiáng)度。

采取措施：每次按工藝圖樣要求修砌沖天爐爐型，適當(dāng)提高底焦裝爐高度與層焦用量，控制金屬爐料尺寸小于1/3爐膛內(nèi)徑，確保鐵液出爐溫度在1450～1470℃。

（2）球化與化學(xué)成分的控制 在保證球化的條件下，盡量降低鐵液內(nèi)的稀土和鎂的殘留量，嚴(yán)格控制硫、磷含量。

采取措施：選用稀土含量低的FeSiMg8RE3球化劑，加入量1.3%～1.35%，75SiFe孕育劑，徐州產(chǎn)Q12生鐵。稀土鎂合金放入堤壩高≥150mm的一側(cè)，覆蓋占鐵液總量為0.8%的粒度15～20mm經(jīng)預(yù)熱的75SiFe，表石覆蓋球墨鑄鐵屑并舂緊，鐵液量一次沖滿，待鐵液反應(yīng)平穩(wěn)后，扒凈表面浮渣，檢驗(yàn)合格后，包嘴覆蓋鐵液撇渣劑，鐵液表面覆蓋稻草灰。控制鐵液化學(xué)成分為：wC=3.6%～3.8%、wSi=2.2%～2.4%、wMn=0.4%～0.6%、wS≤0.03%、wP≤0.06%、wRE殘=0.03%～0.04%、wMg殘=0.04%～0.05%。10min內(nèi)澆完鐵液。

（3）澆注 澆注溫度≥1360℃，采用“二慢－快”的澆注原則，待鐵液超過(guò)型腔上表面后，放慢澆注速度，注滿后從直澆道點(diǎn)澆1～2次，澆注過(guò)程中及時(shí)點(diǎn)火引氣。

四、實(shí)踐體會(huì)

（1）選用熔煉用爐料要慎重，選用固定廠家生產(chǎn)的爐料，尤其是球墨鑄鐵用生鐵，要選用硫、磷及微量元素含量低，以及表面光滑的特級(jí)或一級(jí)球墨鑄鐵用生鐵。使用過(guò)程中長(zhǎng)期跟蹤，定期檢驗(yàn)其微量合金元素，防止遺傳因素導(dǎo)致批量質(zhì)量事故和存有質(zhì)量穩(wěn)患。

（2）提高型腔剛度，型芯應(yīng)具有足夠的透氣性，適當(dāng)減少型腔吃砂量，砂箱應(yīng)具有一定的剛度，牢固的砂箱夾緊裝置，采用薄而寬的內(nèi)澆道，使其在二次膨脹前凝固封閉。

（3）合理的鐵液化學(xué)成分和澆注溫度，在保證球化的條件下降低鑄件內(nèi)的殘留鎂量和稀土量，嚴(yán)格控制微量合金元素Ti、A1的含量。按照C%+1/7Si%≥3.9%的原則來(lái)控制碳、硅量。

（4）兩活塞孔及其相貫通的液壓通道內(nèi)采用覆膜砂，消除了內(nèi)腔粘砂、氣孔及砂眼等鑄造缺陷。

兩年來(lái)，隨著各項(xiàng)措施的落實(shí)與改進(jìn)，我們已生產(chǎn)DY-JQ-50F、DY-JQ-40F內(nèi)鉗、外鉗等各種鑄件數(shù)萬(wàn)件，經(jīng)機(jī)加工后，鑄件組織致密，組合后經(jīng)18MPa試壓，盤式制動(dòng)器滲油、漏油及變形現(xiàn)象已基本得到控制。