zg120件升降凸輪軸鑄造工藝

zg120件升降凸輪軸鑄造工藝

提升輥是我國厚板工程的重要部件，用于緩慢進(jìn)入寒冷地板。120個(gè)冷卻地板需要使用。圖1顯示了旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。材料：zg310-570，重量：150kg。鑄件不得有夾砂、裂紋、氣孔等鑄造缺陷。1冒口及其缺陷原工藝是分模造型,沿輻板橫向?qū)⒛臃殖蓛刹糠?輻板上部筋板和輪轂部分在上箱,剩余部分在下箱,按常規(guī)一般輪類鑄件設(shè)置冒口,輪緣處設(shè)置腰暗冒口4個(gè),中間輪轂處放暗冒口1個(gè),如圖2所示。生產(chǎn)中出現(xiàn)以下問題。(1)冒口較多,造型操作麻煩,生產(chǎn)率較低。(2)造型開箱時(shí),上箱塌箱嚴(yán)重,導(dǎo)致修型工作量較大。并且由于上下箱都有活,合箱時(shí)造成偏箱的較多。(3)由于冒口較多,下芯合箱操作過程中,進(jìn)入型腔的散砂較多,鑄件形成夾砂缺陷較嚴(yán)重。(4)冒口凝固較晚,鋼液對(duì)砂型熱作用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),導(dǎo)致輻板輪轂與筋的交接處粘砂嚴(yán)重,鑄件表面質(zhì)量較差,并且常出現(xiàn)裂紋。(5)清砂、氣割冒口的工作量大,鑄件表面質(zhì)量差。(6)鑄件工藝出品率較低,僅為47%。2工藝改進(jìn)2.1上蓋芯設(shè)計(jì)及定位(1)由于鑄件批量較大,我們確定采用整體模樣、下芯子的工藝,這樣整個(gè)鑄件都在下箱,不會(huì)造成偏箱現(xiàn)象。造型操作方便。模樣結(jié)構(gòu)如圖3所示,上部采用1#蓋芯,軸孔采用2#中芯。為防止下偏芯子導(dǎo)致上下筋對(duì)不齊、錯(cuò)位,上蓋芯設(shè)置定位結(jié)構(gòu)。(2)將2#中芯從輻板中間往上挖補(bǔ)貼,如圖4a所示,這樣就能保證從輪轂往輪緣處的補(bǔ)縮通道暢通,中間放1個(gè)冒口就能對(duì)外圓輪緣進(jìn)行補(bǔ)縮,原來輪緣處的4個(gè)冒口就可以去掉,工藝出品率大大提高。(3)上蓋芯結(jié)構(gòu)如圖4b所示。模樣和芯盒縮尺為徑向1.8%,其余2.0%,分型負(fù)數(shù)取1.5mm。2.2芯子表面砂膠砂合理選用型砂,兼顧表面粗糙度與解決清砂難問題,即與鋼液接觸的筋板處、凸臺(tái)周圍,由于受鋼液的熱作用時(shí)間較長(zhǎng),在芯子表面采用耐高溫的鉻鐵礦砂,這種砂具有很高的耐火度,防止鑄件粘砂,保證鑄件光潔,但這種砂價(jià)格較高,為了節(jié)約成本,只可采用薄薄的一層,厚度約8～10mm,芯子內(nèi)層采用高溫下能自動(dòng)分解、易潰散的低價(jià)人工粉碎的石灰石砂,以利于清砂;砂型型腔采用石英砂,刷鋯英粉涂料一遍。2.3改進(jìn)后齒輪鑄造工藝確定(1)設(shè)置合理的澆冒口系統(tǒng),需要精確計(jì)算出鑄件的熱節(jié),在熱節(jié)處放置適當(dāng)?shù)拿翱?在冒口下增設(shè)補(bǔ)貼,保證冒口形成順序凝固,獲得致密鑄件。根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),制定初始工藝方案,并采用華鑄CAE鑄造仿真模擬軟件,按初始工藝進(jìn)行仿真凝固模擬、分析和論證,掌握溫度場(chǎng)和流動(dòng)場(chǎng)的變化規(guī)律,以此調(diào)整冒口和澆口的大小和數(shù)量,優(yōu)化鑄造工藝,保證鑄件的順序凝固和金屬液的有效補(bǔ)縮,保證獲得無縮孔、無縮松、組織致密的升降滾輪鑄件。最終確定澆冒口工藝如圖5,采用圓形保溫暗冒口1個(gè),高度180mm,澆注系統(tǒng)采用從輪緣上部沿切線方向注入。直澆道采用直徑?60mm耐火磚管,橫澆道、內(nèi)澆道做成一體采用木模專門做出,保證開放式澆注系統(tǒng)。(2)由于鑄件批量較大,為了更好的提高工作效率,設(shè)計(jì)了專用澆注系統(tǒng),將內(nèi)澆道直接固定在模樣上,做出橫澆道模樣,根據(jù)工藝模樣大小,設(shè)計(jì)出合理的砂箱,一箱制作4件滾輪砂型。這樣造型時(shí)就節(jié)省了設(shè)置澆口的時(shí)間,降低造型時(shí)型砂的使用量,制作成本明顯降低。改進(jìn)后滾輪鑄造工藝如圖5所示。(3)鑄造仿真模擬驗(yàn)證。針對(duì)以上工藝方案,應(yīng)用華鑄CAE模擬凝固軟件進(jìn)行仿真凝固模擬驗(yàn)證,從模擬凝固結(jié)果圖6可以看出,鑄件組織致密,無縮孔、縮松等缺陷發(fā)生。3其他工藝(1)發(fā)揮鋼液主流系統(tǒng)的作用采用變質(zhì)處理及鋼包底吹氬技術(shù)嚴(yán)格控制鋼液質(zhì)量,減少鋼液中氣體及有害元素含量。冶煉時(shí)成分按中限控制,爐前脫氧,在包內(nèi)采用稀土硅進(jìn)行孕育變質(zhì)處理,出鋼溫度控制在1570℃～1590℃。(2)合箱澆注合箱前做到五檢查:①出氣孔是否暢通(冒口、芯頭、芯座);②尺寸形狀是否符合圖紙;③澆冒口系統(tǒng)內(nèi)和型腔內(nèi)是否干凈;④芯頭、芯座間隙是否填嚴(yán),防止鋼液鉆入或跑火;⑤合箱卡子緊好后,分型面是否合嚴(yán),以防跑火。放箱的地面要平整,劃出十字出氣道。澆口杯一定要用直徑為?80mm的耐火材料制的漏斗,不許用砂質(zhì)澆口杯。澆注時(shí)及時(shí)引火,并采取防跑火措施?？刂茲沧囟群蜐沧⑺俣?增加鋼液的補(bǔ)縮能力,保證鑄件組織致密。①澆注原則,大流快澆;②鋼包采用底注式澆包,不許用新砌的鋼包;③鋼包烘干,必須保持干燥,烘包溫度要保證在700℃以上;④鋼液在包內(nèi)鎮(zhèn)靜時(shí)間大于7min,以便雜質(zhì)上浮;⑤澆注溫度:1520～1535℃,用熱電偶測(cè)溫儀測(cè)溫。(3)夏季210h根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),參照理論保溫曲線,確定澆注后保溫時(shí)間為冬季6～8h,夏季8～10h。由于該件為中碳鋼,壁厚較均勻,為了提高工作效率,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,確定采用水爆清砂的方式進(jìn)行落砂清理,為防止鑄件出現(xiàn)裂紋,水爆清砂后的鑄件要放入熱砂坑中進(jìn)行緩慢冷卻,割冒口后立即進(jìn)窯退火處理。4實(shí)際鑄件加工后,鑄工藝改進(jìn)后,澆注20件,鑄件表面質(zhì)量較好,清理氣割修磨工作量明顯減少,工藝出品率提高30%,加工后鑄件無縮孔、縮松