重型机床铸件的研制.pdf

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1、生产技术ProducI-onTechniques重型机床铸件的研制谭玉华1，张风军2(1．齐齐哈尔大学，黑龙江齐齐哈尔161006：2．齐齐哈尔重型铸造有限责任公司，齐齐哈尔161005)摘要：重点阐述了重型机床立柱的浇注系统设计、防止铸件裂纹等工艺措施以及浇注过程控制等方面的内容。经过计算机模拟浇注凝固验证，对部分工艺参数修改后投入生产。铸件加工后导轨面组织致密，铸件无缩孔、缩松、裂纹等缺陷，达到了设计要求。关键词：重型机床立柱；模拟试验；预防铸件裂纹；浇注系统设计中图分类号：TG251；文献标识码：A；文章编号：1006—9658(201

2、6)03—0038—03DOI：10．3969崩．1ssn．1006—9658．2016．03．011重型机床立柱是落地镗床关键部件之一，要求导轨面组织致密，铸件无任何气孔、缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷。轮廓尺寸为7120mm×2760mm×2820mm，主要壁厚为40111IIl，导轨厚度为160mm。材质为HT300，铸件毛坯质量59t，属于重型铸件，铸造难度很大。1造型工艺方案的确定该件的结构特点是铸件内腔较大，加强筋与铸件外壁形成”回”字形结构。因此要注意铸件的裂纹倾向，由于铸件过于高大，而端面又比较厚大，也要防止出现缩孑L等缺陷。设计

3、合理的铸造_[艺是成功生产铸件的关键。1．1分型面的确定及造型方法针对铸件结构的特点和工装条件，_1j艺设计时选用地坑造型，如图1所示。在地坑的底部和周边要放置足够的排气通道，木模为减少拔模量而采用抽芯的方式组合而成。1．2冒口及冷铁在铸件两端的横水口上为补浇而专门放置西250mm的保温冒口，铸件则只放置西40mm的出气冒口。收稿日期：2015一12—22稿件编号：1512—1166作者简介：谭fi华(1959一)，女，副教授，从事铸造工艺及造型材料的研究．为确保导轨硬度，在导轨上铺放厚度为80mm的石墨块。一一⋯⋯』m一一～届钉R三嚣寻毛司

4、一图l铸造上岂不总图1．3砂芯设计该件砂芯多达60块，大的砂芯质量高达有lt之多。每块砂芯及砂型均做出后填芯头，填砂前下出气管，芯内放尼龙出气绳，尼龙绳与出气管及出气道相通，以保证砂芯出气通畅。1．4防止铸件裂纹的工艺措施铸件结构是典型的“回”字形(见图1)，非常不利于铸件的凝固收缩，在铸造时是极易造成裂纹，由于铸件上端头部位相对比较薄弱，因此防止裂纹的一I：艺措施主要在铸件上端头部位实施：①首先将铸件上端头部位顶端壁厚由40mm提高到60mm，增强顶端的断裂强度；与上端头连接的周围四面内38oFMT中国铸造装备与技术3／2016Produc

5、tionTechniaues生产技术腔增加宽140mm、厚45mm的加强筋，一方面降低端头部位冷却速度，减少铸造应力。另一方而提高铸件断裂强度；②延长铸件落砂时间，铸件必须冷却到180℃以下才能敞箱，要求自然冷却，不能用冷风吹，避免因冷却快发生裂纹；③在熔炼方面，适当调整碳当量，提高硅碳比可以降低铸件残余应力。2浇注系统设计2．1浇注位置的确定依据“大流量、低流速、平稳洁净地充型”的原则[1】，为了尽可能使铁液充型后型腔内温度场均衡，针对此件的结构特点以及实际的设备和工装情况，采用三包浇注，横水口环铸件四周呈c型，见图2。图2浇注系统不恿俐2

6、．2浇注系统各组元截面积的确定由于此立柱铸件在结构上属于高大铸件，为减少浇注时的动压力，根据生产经验，此类机床立柱灰铸铁件宜采用封闭一开放式浇注系统，该系统有利于铁液的除脏，铁液充型平稳，最小截面积设置在分直浇道。各组元截面积比为：∑彳A：∑爿横：∑爿分A：∑^=1．2：1．4：1．o：3．o浇注系统设置6个西100mm直浇道、28个西40mm分直浇道、84个西40mm内浇道，实际浇注系统各组元截面积为：分直浇道：∑爿分值=28×22×3．14=351．7(cm2)内浇道：∑爿内=84×22×3．14=1055(cm2)直浇道：∑爿“=6×5

7、2×3．14=47l(cm2)3熔炼工艺为了保证铁液质量，需尽最大努力提高铁液熔化率，缩短铁液保温时间。中国铸造装备与技术3／2016oFMT39(1)采用两台20t中频电炉同时启动，利用倒包的办法，准备70t铁液，需1只30t和2只20t铁液包。(2)铁液主要化学成份确定为邮)3．0％～3．1％、吖si)1．6％一1．8％、州un)1．0％～1．1％、吖Cr)0．25％～0．3％、吖cu)O．5％～0．6％。采用光谱分析仪进行炉前快速化学成分分析，数字温度计进行温度测量。(3)对炉料进行精选，严格按工艺要求配料。废钢加入量不低于40％。(4

8、)用20t电炉对铁液进行l500℃高温短时精练，以达到脱氧、去气、除渣的目的。4浇注过程控制(1)为避免铁液孕育不良，提高对铁液的孕育效果，采取多次孕育，即出铁槽孕