攤鋪機左右懸臂鑄造工藝優(yōu)化設計研究

紀漢成，原金勝，付慶斌

（科華控股溧陽市聯(lián)華機械制造有限公司，江蘇常州 213354）

筑路機械攤鋪機中調平系統(tǒng)將攤鋪機主機部分與熨平裝置連接在一起，通過調節(jié)調平系統(tǒng)改變攤鋪厚度和保證攤鋪平整度，而左右懸臂是調平系統(tǒng)的重要支撐零部件，直接連接攤鋪機主機和熨平裝置，故此左右懸臂的工作環(huán)境惡劣，對懸臂的質量要求極高，鑄件可靠性和安全性能要求高，不允許有任何鑄造缺陷，鑄件要進行PT、RT 檢測。

1 懸臂結構特點及技術要求

左右懸臂鑄件結構較為復雜，呈平板垂直連接結構，如圖1 所示。鑄件材質牌號為1E4677C（QT600-10），凈重58 kg，最大輪廓尺寸600mm×350mm×280mm，主要壁厚為35mm，最大壁厚為60mm。

鑄件要求的化學成分、力學性能如表1、表2所示。

表1 懸臂鑄件的化學成分（1E4677C） ωB/%

表2 懸臂鑄件本體力學性能（1E4677C）

圖1 懸臂鑄件結構

懸臂鑄件的金相組織：珠光體≤5%，碳化物≤1%，反應層≤0.35mm。石墨類型：球狀。石墨大小：5～6 級，球化率≥80%。

2 原生產(chǎn)工藝及存在問題

2.1 造型工藝

采用一模兩件呋喃樹脂砂造型，鑄件大平板朝下放置，側邊澆冒口澆口工藝，采用半封閉式澆注系統(tǒng)，澆道截面積比為F直：F橫：F內=1：1.2：1.0，直澆道截面尺寸為?60mm，橫澆道截面尺寸為75/80mm×75mm，內澆道（2 道）35/40mm×45mm。設?80/?90mm×l35mm 側邊澆冒口1 個，?20×l20mm 出氣針10 個。放置1 個75mm×75mm×20mm 的泡沫陶瓷過濾片，鑄件的熱節(jié)處放置冷鐵2 塊。具體工藝方案如圖2 所示。

圖2 懸臂鑄件原工藝

2.2 熔煉工藝

原鐵液化學成分ω（C）：2.8%～3.0%，ω（Si）：3.1%～3.2%，ω（Mn）≤0.3%，ω（Ni）：0.5%，ω（Cr）≤0.1%，ω（Cu）≤0.1%，ω（P）≤0.06%，ω（S）≤0.025%。

爐料及配比：選用高質量的爐料，爐料配比600kg，其中打包廢鋼50%，龍鳳山生鐵30%，回爐料20%。

球化處理采用包內凹坑沖入法[1]。球化劑選用東豐稀土硅鐵鎂球化劑，加入量1.4%。預處理劑采用0.8%～0.1%的碳化硅。孕育方式采用東豐低BaSi 高效孕育劑覆蓋一次孕育，孕育劑加入量為0.4%，及高硅鋇二次轉包孕育，孕育劑加入量為0.4%，澆注時隨流0.3～0.8mm 的東豐低BaSi 孕育劑，加入量為0.1%。鐵液的出爐溫度為1500±10℃，鑄件的澆注溫度控制在1370～1400℃，取鑄件本體試塊檢測力學性能及金相組織。

2.3 存在問題

采用呋喃樹脂砂大平板朝下的側邊澆冒口澆注系統(tǒng)，側邊補縮澆口偏向熱節(jié)的一邊，冒口的補縮壓力頭偏小，鑄件大平板處的熱節(jié)緊靠冷鐵激冷難以補縮，故此造成熱節(jié)處縮松缺陷。

經(jīng)過解剖及X 射線檢測發(fā)現(xiàn)鑄件有幾處縮松缺陷，如圖2 所示。

取樣檢測鑄件本體試塊，其力學性能強度、硬度、延伸率合格，但金相組織中發(fā)現(xiàn)粗大及碎塊狀石墨缺陷。依靠貴重金屬Ni 來提高鑄件材質的強度及延伸率，增加了生產(chǎn)成本。

3 工藝改進及生產(chǎn)驗證

3.1 工藝改進

采用大平板朝上的側邊澆冒口工藝，并加設發(fā)熱保溫冒口，提高了鑄件的補縮壓力及補縮能力；將原側邊澆冒口的補縮冒口頸改在2 個熱節(jié)之間，方便澆冒口直接補縮熱節(jié)。取消外冷鐵，防止縮松偏移。

采用半封閉式澆注系統(tǒng)，澆道截面比為F直：F橫：F內=1:1.2:1.0，直澆道截面尺寸為?60mm，側邊內澆道，截面尺寸為35/45×45mm。在鑄件大平板的頂面設置?80×110mm 發(fā)熱保溫冒口2 個，設置出氣針及出氣片8 個。具體工藝方案如圖3所示。

優(yōu)化球墨鑄鐵熔煉工藝[2]及成分配料，采用硅固溶強化鐵素體球墨鑄鐵原理，取消貴重金屬Ni，采用低碳中硅無合金成分及純凈廢鋼、高純生鐵配料，快速熔煉，鐵液熔煉時間≤60min。

改進后原鐵液化學成分ω（C）：2.8%～3.0%，ω（Si）：3.1%～3.2%，ω（Mn）≤0.3%，ω（Cr）≤0.1%，ω（Cu）≤0.1%，ω（P）≤0.06%，ω（S）≤0.025%。

圖3 懸臂鑄件改進工藝

爐料配比600kg，其中打包廢鋼70%，龍鳳山生鐵30%。

球化處理采用包內凹坑沖入法。球化劑選用東豐無稀土硅鐵鎂球化劑，加入量1.4%。預處理劑采用0.8%～0.1%的碳化硅。孕育方式采用東豐低BaSi 高效孕育劑覆蓋一次孕育，孕育劑加入量為0.4%，及高硅鋇二次轉包孕育，孕育劑加入量為0.4%，澆注時隨流0.3～0.8mm 的特種含鉍孕育劑，加入量為0.1%。

適當降低出爐溫度及澆注溫度，鐵液的出爐溫度為1480±10℃，鑄件的澆注溫度控制在1350～1380℃，澆注時間≤8min。

3.2 生產(chǎn)驗證

采用大平板朝上的側邊澆冒口工藝，提高了鑄件的補縮壓力及補縮能力，防止鑄件熱節(jié)縮松缺陷。

應用無稀土球化劑及特種含鉍孕育劑，強化了孕育效果，嚴格控制澆注溫度，提高了材質的強度及延伸率，徹底消除了材質金相碎塊狀石墨及反應層缺陷。

生產(chǎn)結果表明：懸臂鑄件解剖無縮松缺陷及X-ray 檢測達到一級，材質力學性能及金相組織完全符合客戶技術要求。

鑄件的化學成分ω（C）：2.85%，ω（Si）：4.2%，ω（Mn）：0.25%，ω（Cr）：0.06%，ω（Cu）：0.05%，ω（Mg）：0.42%，ω（P）：0.05%，ω（S）≤0.015%。

其力學性能：抗拉強度595MPa，屈服強度455MPa，延伸率10%，硬度202HB。

基體組織：珠光體3%，碳化物≤1%，反應層≤0.25mm。石墨類型：球狀。石墨大小：6 級，球化率≥85%。

4 結論

（1）對球鐵懸臂造型工藝進行改進：將原大平板朝下工藝改朝上工藝澆注，并加設發(fā)熱保溫冒口，提高了鑄件的補縮壓力及補縮能力；將原側邊澆冒口的補縮冒口頸改在2 個熱節(jié)之間，方便澆冒口直接補縮熱節(jié)，成功地生產(chǎn)出合格鑄件，大大提高了鑄件綜合成品率，降低了生產(chǎn)成本。鑄件工藝出品率達75%，鑄件合格率達97%以上，取得了很好的經(jīng)濟效益。

（2）對球鐵懸臂熔煉工藝及配料進行改進：優(yōu)化球墨鑄鐵熔煉工藝及成分配料，采用低碳中硅無合金成分及純凈廢鋼、高純生鐵配料，快速熔煉，應用無稀土球化劑及特種含鉍孕育劑，強化了孕育效果，嚴格控制澆注溫度，提高了材質的強度及延伸率，徹底消除了材質金相碎塊狀石墨及反應層缺陷降低了生產(chǎn)成本，取得了很好的經(jīng)濟效益。