降低球墨铸铁活塞环废品率的途径.pdf

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1、816化工机械2012钲降低球墨铸铁活塞环废品率的途径高敏“李峰2(1．东北电力大学机械工程学院；2．吉化集团机械有限责任公司)摘要介绍从浇注系统及造型工艺等方面进行改进，从而降低球墨铸铁活塞环(简称球铁环)废品率的途径。关键词活塞环球墨铸铁缩松缩孔铸造工艺中图分类号TQ050．4+5文献标识码B文章编号0254-6094(2012)06_0816_02球墨铸铁与同当量的灰口铸铁相比，铁水流动性差、对铸件补缩的阻滞较大。凝固时较长时间处于“粥状凝固”状态。当凝固进行到中后期，抑制石墨化膨胀产生“自补”作用；即使石墨化膨

2、胀较好，铸型刚度不足时，同样会在最后凝固部位形成蜂窝状微小孔洞(缩松)。缩松严重影响球铁环的硬度、热稳定性及弹性模量等机械性能，尖角处产生白口、心部反白口以及球化不良等。造成缩松的主要因素有铁水的合金成分和冶炼技术、浇注系统和铸型条件与铸件的结构。1化学成分的控制C、Si是对球铁环质量影响最大的两个元素。在不产生石墨漂浮的前提下，高的含碳量能提高石墨球的圆整度、使球铁环更致密。当含碳量由原来的3．1％～3．6％提高到3．5％～3．9％时，通过实验证明，球铁环断口明显改善且对硬度、脆性没有影响。Si含量较高有利予渗碳体和

3、石墨的析出，从而减少铁水补缩时的阻力、减少铸件的缩松、提高韧性和塑性，但硅含量过高会产生硅脆性，使韧性、塑性下降，影响后道工序的镀铬质量，故硅含量应控制在2．5％～2．9％。P在共晶团边界形成的磷共晶，严重降低材料的韧性和塑性，通常0．1％的含磷量能形成0．1％的磷共晶，所以磷含量越低越好，目前在原料上控制不超过0．08％。资料显示，当铁液中硫含量低于0．03％时，石墨才具有成球的条件，生产中高硫量可引起渣孔偏多、球化剂球化失效及炉水报废等损失。Mn能够稳定和细化珠光体、中和硫的有害作用，但它形成的少量碳化物偏析倾向大

4、，对韧性和强度的影响大，一般锰的含量小于0．3％。生产中尽量选购低磷、低硫、低锰的铸造生铁作为原材料。成分不明的废钢严禁入炉，回炉料必须在进行清理后才能使用。改进后的化学成分见表1。表1球铁环原料化学成分％2冶炼控制球化处理及孕育处理对球铁环的缩松起着关键性作用。球化率太高、残留镁偏高，易产生缩松；反之，球化反应过缓或过快易造成球化不良，也易造成缩松。生产中球化剂一般用稀土镁合金，用量控制在1．3％～1．8％。球化剂堆置的松紧程度直接关系到与铁液的反应程度：太松易造成球化失败；过紧易烧结成块。为达到松紧合适，球化剂上面

5、用1／3孕育剂或铁屑、铁板等覆盖；孕育剂的粒度太大则影响吸收熔解，太小则易氧化烧损。为避免铁液温度下降太多，在使用孕育剂前将其充分预热至200℃左右，孕育剂的粒度一般控制在1—3ram。孕育处理后应尽快浇注，最$高敏，女，1969年8月生，副教授。吉林省吉林市，132012。第39卷第6期化T机械817好控制在10min以内，如有必要还可进行两次或多次孕育。铁液的出炉温度以前为1540～l580℃，一商存在多渣及浇不足等现象。通过实验把温度控制在l560～l600℃时，不但没有影响球化剂的球化口．渣孔明显降低。3浇注系

6、统的影响与控制浇注系统要求具有良好的挡渣性能，使铁液流动平稳、易于补缩。通过两棚流水模拟法可知：横浇道结构越简单浇注系统的集渣能力越强，且简单而平直的横浇道对渣粒的上浮也是有利的，对铁水的消耗也小。优质的铸件常采用冒Ll来消除缩孔，在保证铸件质量的前提下，应尽量减小冒口体积，原因在于割除冒口中不能利用的凝固金属届非生产消耗，提高r牛产成本。冒[】的凝同时间应大于铸件(或铸件被补缩部分)的凝固时间。为保证冒口比铸件晚凝同，一般要求冒口的模数大于或等于铸件模数的1．2倍。冒口补缩时本身也要收缩，其体积必须大于铸件被补缩部分

7、体积和冒口自身收缩的体积，才能保证铸件不会产生缩孔。另外，必须保证冒口和铸件被补缩部位之间存在补缩通道，冒口颈直径应该比铸件的热节点直径更大。根据上述铸件补缩理论，结合生产实践经验，笔者设计了如图l所示的结构能使铁液得到较好的补缩，消除了内浇道与环模连接处的缩孔。梭图l改进后的集渣包及内浇道4型砂的控制在机械化流水生产时，砂子在一定时间内经多次浇注、循环使用，砂温不断上升，有时可高达100cc以上。这种热砂在铸造中会导致型砂性能不良及一系列的铸件缺陷。当砂温高于71．1℃时，即使充分搅拌也不会混制出高性能的型砂；砂温住

8、48．8～71．1℃之间时，经搅拌的型砂性能不均匀且难以控制；而低于48．8℃的砂子经适当混制，会得到高性能、稳定的型砂。为保证产品质鼍，回用旧砂的理想温度应不高于37．7qC。5结束语对引起球铁环缩孑L、缩松的几个主要原因进行了分析并提出相应的防范措施，如重视原材料的选择、保证使用高含碳量、低硫、低磷的生铁；浇注时控制铁液温度；