3cr灰鑄鐵油箱型缸的鑄造工藝設(shè)計(jì)

3cr灰鑄鐵油箱型缸的鑄造工藝設(shè)計(jì)

1鑄件結(jié)構(gòu)、材料和組織要求3cr模式是針對(duì)特定類型的混合卡車的排放指標(biāo)達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)，也是高速節(jié)能機(jī)的重要部件之一。如圖1所示，。該缸蓋結(jié)構(gòu)為三缸十二氣門,內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,砂芯多而緊湊,鑄造困難。鑄件主要壁厚為5mm,最薄處壁厚僅為3mm。鑄件外形輪廓尺寸(長(zhǎng)×寬×高)357mm×177mm×122.5mm,質(zhì)量約35.3kg。材料牌號(hào)要求為HT250,硬度187~255HBW;金相組織要求基體應(yīng)為小顆粒狀的珠光體。要求保證壁厚均勻,鑄件內(nèi)、外表面無砂眼、氣孔、夾砂、粘砂等缺陷。其鑄造工藝見圖2所示。231.cr密封工藝設(shè)計(jì)2.1u2004鑄造工藝鑄件收縮率長(zhǎng)度方向取0.83%,寬度方向取0.5%,高度和工藝尺寸不留縮量;模樣拔模斜度1~3°,芯盒起芯斜度1~2°,芯盒分盒負(fù)數(shù)留0.4mm;鑄件加工余量為3~3.5mm,鑄造圓角半徑為3~5mm;缸蓋罩面尺寸(10mm)為最少尺寸,外側(cè)斜1°,內(nèi)側(cè)斜1.5°。2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用中間注入式澆注系統(tǒng)[1~4],內(nèi)澆道設(shè)置在鑄件分型面處,考慮到兩砂芯間隙僅為21mm,故將內(nèi)澆道設(shè)計(jì)成扁條形,分別由底盤芯和上蓋芯帶出。澆注系統(tǒng)全部由冷砂芯形成,下底盤芯直澆窩處加過濾網(wǎng),過濾鐵液。水套芯內(nèi)設(shè)置大量的氣路,水套芯與出砂孔之間用電鉆鉆通便于排氣。同時(shí)在砂型上設(shè)置一定的出氣銷用來排氣,氣道芯頭處、出砂孔芯頭處設(shè)有排氣針。2.3熱芯生產(chǎn)設(shè)計(jì)缸蓋全部由7種砂芯組合而成;其中缸蓋外端設(shè)計(jì)#1底盤芯和#7上蓋芯,在HCB-26-UL美國產(chǎn)冷芯機(jī)上生產(chǎn);內(nèi)腔#2、#6水套芯在GSR2二工位熱芯機(jī)上生產(chǎn);#3、#4進(jìn)氣道設(shè)計(jì)成連體芯,亦在GSR2二工位熱芯機(jī)上生產(chǎn);#5雙排氣道芯在8612射芯機(jī)上單個(gè)生產(chǎn)。一般缸蓋的上下面由砂型來形成,3CR缸蓋由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,上下面不能由砂型形成;為此設(shè)計(jì)底盤芯和上蓋芯,缸蓋上下面由砂芯做出。其理由有4個(gè):(1)缸蓋罩面高出上端面60mm,鑄件要求1°拔模斜度,型砂帶不出此處的砂胎;(2)砂芯能保證鑄件表面光潔度;(3)由于水套在底面連接缸體水套的水孔一般需鑄出,采用底盤芯便于下芯時(shí)定位,減少了砂芯的廢品量;同時(shí)澆注過程中因水套芯頭都有支撐,避免因水套芯強(qiáng)度低而造成漂芯和斷芯;(4)在整體組芯后便于運(yùn)輸、便于回火,減少了砂芯的損壞,提高了生產(chǎn)效率。上蓋芯如圖3所示、水套芯如圖4所示。2.4水套芯芯頭砂孔高度測(cè)定首先將#1底盤芯上所有芯頭部位及定位孔涂粘結(jié)劑,依次放入相應(yīng)的芯撐后下入#2水套芯,再依次下入#3、#4、#5進(jìn)排道芯。#2水套芯芯頭部位涂封箱膏,其余部位涂漿糊將#6芯黏上,出砂孔、噴油嘴孔氣眼用風(fēng)鉆鉆通。然后分別用#6芯研芯樣板、#7上蓋芯研芯樣板測(cè)噴油嘴及上出砂孔芯頭高度。最后將#7上蓋芯放到已研好的砂芯上,確保組好的砂芯不得有間隙,將組好芯的砂芯放入烘芯架進(jìn)電烘爐回火,組芯圖見圖5。2.5砂型、下型及操作要求采用ZXB148C造型線造型,砂箱尺寸為750mm×500mm×210mm,水平分型。砂型硬度要求:上型及側(cè)面75~80HBW以上,下型80~85HBW以上。操作要求:下芯前吹凈底盤芯和上蓋芯內(nèi)的浮砂,并用樣板進(jìn)行檢測(cè);相應(yīng)扎通砂型出氣孔,并吹凈浮砂;下底盤芯直澆道窩處加過濾網(wǎng),上水套芯和上蓋芯噴油嘴和出砂孔位置加石棉墊;合箱前上蓋芯上涂封箱膏封住氣路。2.6鐵液化學(xué)成分檢測(cè)采用沖天爐和感應(yīng)電爐雙聯(lián)熔煉工藝。爐后通過電子配料系統(tǒng)配料,誤差較小;爐前通過光譜分析儀、三角試片以及雙發(fā)智能儀來檢測(cè)鐵液化學(xué)成分。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果及時(shí)調(diào)整電爐內(nèi)鐵液化學(xué)成分,滿足性能要求。出鐵時(shí)通過隨流孕育的方式進(jìn)行孕育處理。通過電爐調(diào)溫、手持式測(cè)溫槍測(cè)溫的方式,有效的保證了鐵液出爐溫度。澆注溫度1350~1390℃,每包鐵液澆注箱數(shù)為10箱,澆注時(shí)間10~16s。2.7表面粗糙度去除鑄件澆冒口及周邊毛刺、披縫后在Q765上對(duì)鑄件表面進(jìn)行噴丸打砂處理。拋丸粒度為1.7~2mm,鑄件表面粗糙度不大于Ra50μm;二次清鏟時(shí)鑄件外觀質(zhì)量滿足技術(shù)要求,鑄件噴漆均勻后進(jìn)表干爐表干。3一般缺陷和解決措施3.1覆膜砂加固時(shí)間由于在澆注過程中全部砂芯被金屬液包圍,砂芯排氣條件惡劣,致使氣孔廢品率高達(dá)20%。缺陷部位主要集中在缸蓋罩面,少數(shù)存在與鑄件皮下1~3mm處,粗加工后清晰可見,這是最常見的侵入式氣孔。由于水套芯、氣道芯均采用B6覆膜砂制作,覆膜砂發(fā)氣量大且發(fā)氣速度慢,故判定這是缸蓋產(chǎn)生氣孔缺陷的主要來源。采取措施:(1)在保證砂芯強(qiáng)度的條件下,適當(dāng)提高砂芯固化溫度至280~320℃,固化時(shí)間調(diào)整為90~100s;(2)整體回火溫度220~280℃保持不變,保溫時(shí)間調(diào)整為90~100min。采取以上措施后,氣孔缺陷降至12%。考慮到形成鑄件氣孔缺陷的因素是多方面的,如砂型透氣性差、澆注溫度低、排氣系統(tǒng)排氣不暢等,因此通過對(duì)鑄造工藝的優(yōu)化,增加出氣銷,加大排氣,提高砂型透氣性,適當(dāng)提高澆注溫度等一系列措施后,最終將氣孔缺陷廢品率控制在6%以內(nèi)。3.2砂芯固化因素鑄件碎芯也是生產(chǎn)中比較棘手的問題,既要保證砂芯有足夠的強(qiáng)度,還要降低砂芯的發(fā)氣量。由于缸蓋水腔部位空間有限,最薄處僅為3mm,故出現(xiàn)碎芯現(xiàn)象是在所難免。砂芯固化時(shí)間過長(zhǎng)、固化溫度過高都能可能導(dǎo)致碎芯的發(fā)生。通過三維軟件分析發(fā)現(xiàn),水套芯強(qiáng)度不能保證。由于受生產(chǎn)條件的限制,砂芯的強(qiáng)度也無法檢測(cè)。在這種情況下,采取的措施是:(1)在進(jìn)氣道側(cè)設(shè)置出砂孔,這樣不僅不破壞缸蓋性能又能增加水套芯強(qiáng)度,同時(shí)有利于水套芯排氣;(2)盡量安排經(jīng)驗(yàn)豐富的操作者進(jìn)行操作。通過各方面的努力,鑄件碎芯率明顯降低,從原來的11%降低到5%,進(jìn)一步降低了碎芯廢品的發(fā)生。4鑄造過程質(zhì)量控制合理的鑄造工藝設(shè)計(jì)是獲得優(yōu)良產(chǎn)品的保證;借