缸體鑄件材料縮松缺陷的解決及硬度的改善[權威資料]

缸體鑄件材料縮松缺陷的解決及硬度的改善 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要： 針對 Perkins4100 缸體鑄件的厚大部位存在縮陷、鑄件本體硬度偏低（ HB 170190 ）等質(zhì)量問題，通過對原材料進行控制和優(yōu)化選擇，加強雙聯(lián)熔煉鐵液質(zhì)量的控制，調(diào)整優(yōu)化熔煉工藝（調(diào)整 C、 Si量，優(yōu)化 Cr-Cu-Sn合金加入量，調(diào)整澆注溫度，改進爐前孕育工藝），采用爐前快速檢測技術，加強鑄件本體質(zhì)量檢測等措施使 Perkins4100缸體鑄件硬度滿足了要求，解決 了厚大部位的縮松缺陷。 Abstract： Aiming at shrinkage， low casting body hardness （ HB 170-190） and other quality problems in thick part of Perkins4100 cylinder casting， through the control and optimized selection of raw materials， strengthening the control of the duplex melting liquid iron quality， adjusting and optimize smelting process （ adjusting C， Si content， optimizing Cr-Cu-Sn alloy amount， adjusting the pouring temperature， improving blast furnace inoculation process）， adopting front furnace rapid detection technology， strengthening the quality of the casting body detection and other measures to make Perkins4100 cylinder block casting hardnessto meet the requirements， and solve shrinkage defects of thick parts. 關鍵詞： 縮松缺陷；硬度偏低；工藝調(diào)整；質(zhì)量控制 Key words： shrinkage defects； hardness low；process adjustments； qquality control TG40 A 1006-4311（ 2013） 09-0032-02 1 鑄件簡介 Perkins4100 發(fā)動機氣缸體材料牌號為 HT250，鑄件如圖 1 所示，本體檢測點（頂面二、三缸之間，瓦口，端面）硬度要求大于 187HB，金相組織要求：允許有少量的其他形態(tài)石墨存在，石墨為 A 型，磷共晶 +碳化物 2% ，珠光體含量98% ，石墨長度級別為 4-5 級，我們發(fā)現(xiàn) 了實驗中好多問題，主要是在對有缺陷的缸體本體解剖檢驗和日常質(zhì)量檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的： 石墨形態(tài)為粗片狀 A 型石墨 3 4 級（見圖 2）。鑄件本體組織粗大，基體組織中鐵素體含量較高，局部高于30%，一般大于 5%（見圖 3）； 鑄件本體（瓦口、端面）硬度偏低（ 170190HB ）； 鑄件左側(cè)面刀形臺厚大部位存在縮陷。 以上問題綜合分析認為：鑄件左側(cè)面刀型臺厚大部位存在縮陷主要是由于鑄件 C 含量偏低所致，通過對大量縮陷和非縮陷鑄件取樣進行化學分析對比發(fā)現(xiàn)，非縮陷鑄件的 C含量都在 3.20%以上，而縮陷鑄件的 C 含量都低于 3.20%，通過對本體硬度偏低鑄件取樣進行化學成分分析發(fā)現(xiàn)，鑄件本體硬度偏低又和碳當量偏高有關，瓦口、端面硬度偏低鑄件的碳當量一般都大于 4.0%。由于 Perkins4100 缸體鑄件結(jié)構(gòu)特殊性所決定的，鑄件本體厚大部位的存在，導致本體厚大部位組織粗大，其壁厚非常不均勻，并且厚大部位較多，實際生產(chǎn)過程中既不能使鑄件厚大部位出現(xiàn)縮陷廢品，石墨形態(tài)不好，基體組織中鐵素體含量較高，又要保證鑄件本體硬度合格，鑄件本身對碳當量的要求存在矛盾。這兩種廢品類型的存在，導致缸體鑄件廢品率達到 4%左右。為此，采取了以下改進措施。 2 采取措施 2.1 加強熔煉用原材料的質(zhì)量控制 焦炭、生鐵、廢鋼、孕育劑、鐵合金等質(zhì)量的變化，熔煉用材料的質(zhì)量對鑄件化學成分穩(wěn)定和鑄件性能影響較大。為了兼顧熔煉成本，提高熔煉材料的質(zhì)量，對鑄件的化學成分和鑄件性能產(chǎn)生有利影響，采取了下列措施： 穩(wěn)定熔煉材料的供貨渠道，不輕易更換供貨商。 沖天爐補加高碳鉻鐵和爐前鐵液添加鉻錳硅粉的聯(lián)合處理方法，比原采用金屬鉻作為合金添加劑，成本較低。 現(xiàn)使用單一的普通 A3鋼和汽車廠沖壓的邊角余料的打包廢鋼，原使用廢鋼大多為回收的散廢鋼，成分混雜，銹蝕嚴重。 原使用二級鑄造焦炭改為使用鑄造型焦，主要是為了提高沖天爐鐵液的溫度和含碳量。 熔煉材料質(zhì)量的提高和穩(wěn)定，可以穩(wěn)定鐵液化學成分、改善鐵液孕育效果、提高鑄件材料性能，減少了熔煉鐵液中雜質(zhì)和微量元素的影響，對它們的性能起到了至關重要的作用。 2.2 提高雙聯(lián)熔煉鐵液的熔煉質(zhì)量 所謂優(yōu)質(zhì)鐵液是指鐵液成分合格、波動小，增碳率高的鐵液。重視沖天爐鐵液的熔煉環(huán)節(jié)，使沖天爐能提供優(yōu)質(zhì)鐵液，采用沖 天爐 電爐雙聯(lián)熔煉工藝熔煉鑄鐵，是提高鑄件材料性能防止鑄件產(chǎn)生縮陷的基本保證。 采用具有兩排大間距的 7t/h 水冷沖天爐熔煉鑄鐵，針對沖天爐鐵液成分波動大、鐵液含碳量低、元素燒損大的原因。配合使用鑄造型焦，鐵液化學成分穩(wěn)定，鐵液增碳率提高 15%，出鐵溫度由原來 1450 1480 提高到 1500 以上，Si、 Mn元素燒損減少 5%。沖天爐原鐵液熔煉質(zhì)量的提高，特別是鐵液含碳量的提高，在沖天爐配料比例中，使鑄件材質(zhì)性能得到相應提高，廢鋼比例由原來的 30% 35%提高到35% 40%，增加了廢鋼的使用量。 2.3 熔煉工藝的改進 2.3.1 碳、硅含量的調(diào)整 在化學成分控制上，采用較高的碳當量，對于缸體、缸蓋這樣復雜的薄壁鑄件（一般 CE=3.9% 4.1%），并輔之以合金化，不易產(chǎn)生縮孔和縮松，鑄造性能好，白口傾向小。在較高碳當量、較低的硅量的情況下，防止硅增加鐵素體、粗化珠光體、中和合金元素作用，添加合金后能獲得最好的強度和斷面均勻性 1。 灰鐵中對鑄造性能、金相組織和力學性能影響很大的兩個元素是 C 和 Si。 C、 Si 降低可減少石墨數(shù)量、細化石墨， C、 Si提高促使石墨片變粗 、數(shù)量增多、強度和硬度下降。增加初生奧氏體枝晶數(shù)量，也可以提高材料的力學性能，提高鐵液接受孕育的能力。但是 C、 Si降低會導致鑄造性能變差，鑄件易產(chǎn)生縮松、冷隔、裂紋等鑄造缺陷。鑄件斷面敏感性增大，鑄件的內(nèi)應力增加 1。 以前原鐵液和鑄件 C、 Si含量（質(zhì)量分數(shù)）分別為：3.20% 3.30%C、 1.80% 1.90%Si 和 3.20% 3.30%C、2.00% 2.20%Si；調(diào)整后分別為： 3.25% 3.35%C、 1.55%1.65%Si 和 3.25% 3.35%C、 1.80% 1.95%Si。 缸體鑄件的金相組織中石墨形態(tài)和片長得到了明顯改善，改進后的基本成分經(jīng)過多次生產(chǎn)驗證，厚大部位鐵素體組織下降，并沒有增加其他任何鑄造缺陷，鑄件硬度得到提高。 2.3.2 降低澆注溫度 為防止缸體鑄件左側(cè)面刀形臺厚大部位產(chǎn)生縮松，需要降低澆注溫度， Perkins4100 低澆注溫度有利于細化鑄件組織，提高鑄件材料性能，溫度由原 1400 1430 調(diào)整為1390 1415 。 2.3.3 爐前孕育工藝改進 鑄鐵孕育處理所用的孕育劑，能改善灰鑄鐵的力學性能，對許多物理性能也有明 顯的影響，加入量很少，而對其顯微組織的影響卻很大，鑄件的收縮減少、加工性能改善、殘余應力減少，孕育良好的鑄鐵流動性較好 2。 但是，鐵液經(jīng)孕育處理后，其作用只能保持很短時間，隨著時間的推移，孕育的作用會逐漸 “ 衰退 ” 。采用不同的孕育劑，衰退的速率可以有所不同 2。 硅鋇比硅鐵抗衰退能力強，且有更強的增加共晶團數(shù)和改善斷面均勻性的能力。 原爐前孕育劑加入方法：孕育劑燒損大，易氧化，用鐵鏟隨出鐵流加入，方法簡單；在澆包內(nèi)易浮起，與渣混在一起，孕育時間不固定，孕育劑耗用量大，降低孕 育作用。改進后將孕育劑放在專用漏斗內(nèi)，在出鐵液時隨流均勻加入，孕育劑氧化減輕、浪費少，鐵液孕育效果顯著提高，孕育時間占整個出鐵時間的 70%以上，金相組織顯示，石墨形態(tài)得到明顯改善，石墨形狀變得細小、均勻。 2.4 應用爐前快速檢測儀器控制鐵液熔煉質(zhì)量 用光譜分析儀快速測定 C、 Si、 Mn、 P、 S、 Cu、 Cr、 Sn等元素的含量；用紅外碳硫分析儀快速測定 C 和 S 的含量；采用 NSP550 熱分析儀快速測定 C 和 Si的含量。 2.5 加強鑄件本體材質(zhì)的質(zhì)量檢測 對每批次 Perkins4100 缸體進行本體硬度檢測，除了常規(guī)試棒的化學成分、金相組織、力學性能理化檢測外，同時從缸體端面和瓦口位置解剖樣塊進行金相組織和硬度檢測。 其本體金相組織為石墨為 A 型，片長 4 級，基體組織中珠光體含量大于 98%（見表 1 和圖 4、 5）。根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)整工藝措施。 3 結(jié)論 通過采取以上措施解決了 Perkins4100 缸體鑄件左側(cè)面刀形臺厚大部位存在縮陷和本體硬度偏低的質(zhì)量問題。 改進后， Perkins4100 缸體鑄件的廢品率達到 1%左右，取得了顯著的經(jīng)濟效益。 參考文獻： 1陶令桓 .鑄造手冊（鑄鐵）北京：機械工業(yè)出版社， 1997： 203 224. 2鑄件三維熱應力及熱裂傾向及鑄造殘余應力預測的研究 J.機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新， 2001（ 04） . 3吳華青 .薄壁復雜型鑄件氣密性檢測設備 J.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊）， 2010（ 08） . 閱讀相關文檔 :液壓系統(tǒng)故障診斷技術 價值工程在建筑工程項目施工方案優(yōu)選中的應用 振動測速法在潛油電泵機組性能測試中的應用 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的物流信息系統(tǒng)集成研究 基于農(nóng)校對 接的鮮活農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系構(gòu)建研究 徐州闞山電廠一期 #2 機組 A335P92 鋼焊接技術 我國物流高成本運營的制度因素分析與創(chuàng)新研究 知識網(wǎng)絡下的集群企業(yè)創(chuàng)新績效研究 “ 觀點類 ” 材料作文寫作指津 期貨