大型铸钢件工艺

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1、大型铸钢件工艺设计的关键技术武汉钢铁重工集团铸钢车间孙凡摘要：简要介绍大型铸钢件的铸造工艺设计的铸件的工艺性分析、铸造工艺方案选择、铸造工艺参数的选定、铸件成形的控制、铸件的热处理技术、铸造工艺装备的设计、铸件的后处理技术及计算机数值模拟技术等关键技术。1零件的工艺性研究铸造工艺设计时，首先要仔细地阅读和研究铸件的制造或采购技术条件、质量要求。如探伤要求，表面质量要求，机械性能要求，特殊热处理要求等，其次，要研究零件的结构特点，如质量要求高的表面或主要的加工面，主要的尺寸公差要求等，再次，研究材料化学成分，特别是铸造合

2、金中含碳量，合金元素含量作用和机理。这些对下一步的工艺设计有直接影响。需格外重视，做好零件的工艺性研究，能为工艺设计奠定良好的开端。1.1材料的工艺性分析在大型铸件的制造中，材料的物理性能和机械性能，对工艺参数的选定、浇冒口和冷铁设置、热处理技术、铸件的后处理技术等都有重大影响。深入了解铸造合金中含碳量，合金元素含量对铸态组织形态的影响，对力学性能的影响，了解材料的凝固方式，收缩倾向，冒口补缩效果，了解材料的热导率，热应力倾向等，对工艺设计有重要意义。在砂型条件下，随着合金中碳的质量分数量增加，结晶温度范围扩大。低碳钢

3、为逐层凝固方式，中碳钢为中间凝固方式，高碳钢为体积凝固方式凝固，但改变冷却条件，可以改变结晶温度范围，从而改变合金的凝固方式。由于凝固方式的不同，窄结晶温度范围的合金，容易形成细小的晶粒组织，补缩性好，热烈倾向小；反之，宽结晶温度范围的合金，容易形成粗大的晶粒组织，补缩性差，热烈倾向大。因此，高碳钢的厚大部位，要采取强制冷却工艺缩小结晶温度范围，改善晶粒组织。合金中的碳、锰、铬等元素的含量增加，可以提高强度，提高淬透性，却降低导热性，直接影响铸件各部位冷却、加热的温度差，因此，合金钢较容易造成高的残余应力。工艺上要减少

4、各部位浇注后冷却、热处理加热的温度差。合金在相变时，各种组织组成相的比体积不同，会产生相变应力，其中，马氏体的比体积最大，马氏体相变最容易产生较大的相变应力。碳、锰、铬等淬透性元素含量高的合金钢，冷割冒口时极易产生裂纹，原因就是导热性差热应力大，产生马氏体转变导致相变应力大，必须热割冒口，1.2铸件结构的工艺性分析对于需要铸造的零件，必须检查它的结构是否符合铸造工艺的基本要求。因为有时对铸件的结构，作很小的改动，并不影响铸件的使用性能,但却大大地简化了铸造工艺，有利于提高铸件质量。在铸造生产中,对铸件结构的基本要求有以

5、下几点：铸件的壁厚应大于铸件允许的最小壁厚，以免产生浇不足等缺陷。铸件的尺寸越大，合金液充满铸型也就越困难,铸件允许的最小壁厚也应越大。铸件的壁厚应尽可能地均匀，否则铸件容易产生缩孔和裂纹。壁厚相差悬殊,在厚的部分容易形成缩孔，在厚薄交接处容易形成裂纹。尽量避免铸件上部(指铸件在浇注位置)有较大的水平面，最好带有合理的斜度，以有利于气体和熔渣等的排出，减少形成气孔和渣眼的可能。铸件的结构应保证泥芯能牢固地安置在铸型里。铸件的结构应使造型时减少分型面和砂芯，简化造型操作，有利于后处理。2工艺方案的确定在选定铸造工艺方案时

6、，必须考虑铸造车间的具体条件，如铸造设备运转情况、生产能力，铸件的结构和尺寸、技术要求以及生产数量等。下面就铸造工艺方案选择的主要原则，进行初步讨论。2.1浇注位置的选择铸件浇注位置的选择,对铸件质量、造型方法、砂箱尺寸、机械加工余量等都有着很大的影响。在选定浇注位置时应以保证铸件质量为主，一般应注意下面的几个原则：应将铸件上质量要求高的表面或主要的加工面，放在铸型的下面。或者置于铸型的侧面或倾斜放置进行浇注。应把截面较厚的部分放在铸型的上部或侧面。这样便于在铸件的厚壁处放置冒口，造成良好的顺序凝固，有利于铸件补缩。薄

7、壁部分放在铸型的下部，或者置于铸型的侧面立着或倾斜着浇注，这样有利于金属的充填。对于具有大平面的铸件，应将铸件的大平面放在铸型的下面，这样可使铸件的大平面不容易产生夹砂等缺陷。对于带有泥芯的铸件，应使泥芯能放置牢固并在合箱时便于检验。长、宽、高三个方向高度方向尺寸应最小，减少偏析和跑火机率，有利于补缩。1.3铸型分型、分模面的选择铸型分型面、分模面选择得正确，可以简化造型操作，提高劳动生产率，使铸件尺寸准确,减少废品等。在选择时，一般应注意下面几点：尽量把铸件的大部分或全部放在同一铸型内，从而减少因错箱造成的尺寸偏差，

8、还可使高度减低，便于合箱。应使铸件的加工面及加工基准面，放在同一个铸型内。由于加工面与加工基准面都处在同一个型内，当铸件的加工面很多，又不可能都与基准面放在分型面的同一侧时，则应尽量使加工的基准面与大部分的加工面放在分型面同一侧。从而减少因错箱造成的加工余量不够。应使铸模容易从铸型中取出，并尽量减少活块模、高大的吊砂和弯曲的分型面