转臂体铸件生产工艺

摘要：介绍了转臂体的铸件结构及技术要求，详细阐述了其铸造工艺措施：（1）采用呋喃树脂自硬砂造型，水平分型，一箱2件；（2）采用半封闭式浇注系统，在壁厚比较厚的位置设置了外置冷铁，在另一处热节侧面设置φ70mm压边冒口，并增设1个出气冒口；（3）采用Q10或Q12生铁，炉料配比为50%生铁+30%废钢+20%回炉料，使用增碳剂调整最终的w（C）量，采用冲入法进行球化处理，在出铁与浇注过程中采取二次孕育处理工艺。生产结果显示：铸件外观平整，无任何目视可见的裂纹、粘砂等铸造缺陷，厚大部位没有出现缩孔、缩松缺陷，磁粉探伤达到3级，射线探伤达到2级，金相组织和力学性能均符合技术要求。

关键词：球墨铸铁；转臂体；缩孔笔者

公司生产的转臂体铸件材料牌号为QT400-15，铸件轮廓尺寸为990mm×300mm×300mm，铸件质量93kg，铸件结构复杂，壁厚相差较大，最大壁厚达到100mm，最小壁厚为25mm。技术要求：铸件表面不允许出现任何目视可见的裂纹、缩孔和冷隔，并且按GB/T9444进行磁粉探伤，磁粉检测的质量等级不大于3级；内部按ASTME446、ASTME186进行射线探伤，X光射线检验的质量等级大于3级。

1铸造工艺设计

1.1造型工艺

采用呋喃树脂自硬砂造型，原砂采用粒度为40/70目的天然石英砂，w（SiO2）>90%，含水量<0.2%，微粉含量（140目筛以下）0.5%~1.0%，灼烧减量<5%；再生砂的灼烧减量<3.0%，200目筛底盘量<0.2%，含水量<0.2%；呋喃树脂w（N）2.0%~5.0%，24h抗拉强度>1.5MPa，游离甲醛<0.3%，游离酚<0.3%；有机磺酸固化剂的粘度一般控制在低于200mPa•s，水不溶物的含量<0.1%，同时冷冻和随后的溶解之间要有可逆性。采用金属模型，型板造型，保证尺寸精度的要求。铸件采用水平分型，一箱2件造型，砂箱尺寸为1200mm×800mm×200/200mm，使用震实台进行震实以提高其紧实度，减少因铸型膨胀而使铸件产生缩孔等铸造缺陷。砂芯数量为4块，砂芯要舂实，并在非刷涂料面扎气眼。采用半封闭式浇注系统，内浇道设置在分型面上，每件2道内浇道，。浇道比为∑F直：∑F横：∑F内=1.2：1.4：1，其中，直浇道截面积为17cm2，横浇道截面积为20cm2，内浇道截面积为14cm2。由于铸件壁厚不均匀，在壁厚比较厚的位置铺放了外置冷铁，降低该位置的局部热量，从而降低该位置的模数，改变铸件凝固顺序，消除局部热节，进而消除该位置的缩孔、缩松缺陷，并在合箱前用乙炔焰对冷铁部位进行烘烤，避免冷铁过凉产生水分致使该部位出现气孔缺陷。此外，在另一处热节侧面设置尺寸为φ70mm的压边冒口，并且增设1个尺寸为15mm×20mm的出气冒口，以增加其补缩和出气的能力。

1.2熔炼工艺

1.2.1原材料

采用Q10或Q12生铁，其化学成分为：w（S）≤0.020%，w（Mn）≤0.25%，w（P）≤0.07%，w（Si）0.5%~1.4%。选用优质废钢，其化学成分为：w（C）≤0.30%，w（Mn）≤0.50%，w（P）≤0.05%，w（S）≤0.05%，w（Cr）≤0.30%。炉料配比为50%生铁+30%废钢+20%回炉料，使用增碳剂来调整最终的w（C）量。选用粒度为6~35mm的FeSiMg8RE5球化剂，其主要化学成分为：w（Mg）7%~9%，w（RE）2%~6%，w（Si）35%~44%，w（Ca）4.0%~5.0%，w（Ba）3%~5%；采用Si-Ba孕育剂。要求铁液的化学成分为：w（C）3.30%~3.80%，w（S）≤0.014%，w（Mn）0.25%~0.4%，w（P）≤0.05%，w（Si）2.4%~3.0%，w（Cr）≤0.20%，w（Ti）≤0.20%，w（Mg）0.03%~0.05%。

1.2.2熔炼工艺

采用冲入法进行球化处理[2-6]，处理温度要求在1480~1520℃，出铁前在包底加入0.25%的铁液净化剂，在扒渣前搅拌均匀；同时在包底加入1.2%的球化剂与0.6%的孕育剂，并覆盖碎铁屑或一块钢板，以免影响球化效果。铸件浇注温度控制在1340~1370℃，浇注时加入0.2%、粒度为0.2~0.5mm的随流孕育剂。整箱浇注时间不超过120s，铸件达到冷却时间后，开箱取样。

2生产结果

通过采用上述工艺，有效防止了厚大部位出现的缩孔、缩松缺陷，并能达到磁粉探伤3级，射线探伤2级，且铸件外观平整，无任何目视可见的裂纹、粘砂等铸造缺陷，尺寸精度也达到图纸要求的±0.2mm，成品率达到90%以上。经对铸件本体与试样检测，球化率≥80%，石墨球数≥100个/mm2；石墨最大直径≤76μm，石墨形态如图3所示。随机选取3件铸件测量其力学性能，结果如表1所示。

3结束语

严格控制原材料，在铸件工艺设计中增加外冷铁，并在合箱前进行烘烤，改变了铁液凝固顺序，减少了冷铁带入的水分，从而减少了缩孔等铸造缺陷的产生。在熔炼过程中严格要求操作过程，在出铁与浇注过程中采取二次孕育处理工艺，对铁液进行净化处理，改善了石墨形态，提高了铸件力学性能。

参考文献

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作者:徐小光 单位:齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司