厚断面大型研磨盘的铸造技术

减小砂型在烘干 、 浇注和凝固过程中因受强热后的膨 胀量 ,提高砂型导热能力和铸件在凝固过程的冷却速 度 ,有利于均衡凝固 , 在型砂中配入 40 % 的焦炭粒 。
选分直浇道直径 90 mm ,实际 F分直 = 64 cm2 ,为 增强挡渣效果 ,浇口杯下放纤维过滤网 ,其通孔率 a =
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实践证此办法对提高铸件底面品质收效较好且此铺砌面可重复使用313造型中主要研磨工作面向下铁液沿外圆径向导外侧面放加工量15mm顶面内侧面放加工量20mm收缩率314浇注系统计算缓慢不能不考虑孕育衰退的影响所以对铁液进行孕育处理时除适当加大孕育剂量外还需加入适量长效孕育剂以控制孕育衰退213由于铸件厚大导热性能好型腔大平面具有较强的抗夹砂能力214技术要求工作面自130mm内不许有气缩孔缩松等铸造缺陷不许焊补
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《铸造技术》 1/ 2002 吴 崧等 : 厚断面大型研磨盘的铸造技术 ・3 1 ・
件化学成分时 ,除控制碳当量不能过高外 ,还必需添加 适当的合金元素 ,用以增加基体中的珠光体量 ,细化基 体组织及石墨 ,进而改善其机械性能 。保障铸件本体 组织致密 。加工后方能满足技术条件的要求 。 对于经过孕育处理的灰铸铁而言 , 就好像球铁一 样 ,必须控制孕育衰退时间
= 1 057 × 103 ( cm ) , 表面积 S c = 1 678 × 102 ( cm2 ) ,
3
铸件平均模数 M cp = 6. 3 cm , 主要厚度 δ = 155 mm , 主要模数 M c = 6. 5 cm , 最小壁厚 90 mm , 最小模数 M c min = 4. 5 cm属厚断面 、 大型盘 ( 板) 类铸件 。
3 结束语
通过以上例子和机理分析 ,可以归结以下几点 ( 1) 提高冲天炉出铁温度 , 用大剂量 Si2Mn 复合 孕育 ,使 Mn 的作用得以充分发挥 ,显示了 Mn 是提高 铸铁组织中珠光体量和性能的理想元素 。 ( 2) Si2Mn 复合孕育时 ,Mn 从形核开始创造了形 成珠光体的条件和机会 ,在促进珠光体量这一点上 ,它 比原铁液中的 Mn 显示出的作用大得多 。通过调节大
在小孔出流条件下铁水平均压头 Hcp
Hcp = H P 2C
2
根据工艺布局此处 H = 60 cm , P = 4. 5 cm , C =
20 cm , Hcp = 59. 5 cm 。 浇注系统液体流动属大孔出流
状态 ,平均压头 hcp 按大孔出流理论 hcp =
1+
2 K2 2 K1 +
[1 ]
为保证铸件本体有高的致密度和较好的硬度和耐 磨性 ,在成分中加入适量合金元素 “ , Cr 、 Cu 、 Ni” 可提 高奥氏体的稳定性 , 并使铸铁在铸型内很缓慢的冷却 过程中得到细分化度高的珠光体基体或者是贝氏体和 马氏体基体 。复合合金化时可得到较好的结果 , 因为 它可中和单个元素对铸铁的不良影响
1 铸件结构及要求
2 研磨盘铸件工艺难点分析 211 研磨盘铸件结构特点
我厂与日本某公司合作为国内某玻壳厂生产彩电 玻壳研磨机 。大型研磨盘是研磨机上自消耗性研磨工 件 。其零件结构 、 尺寸及技术要求 ,如图 1 所示 。
研磨盘放加工量后 , 直径 D = 2 965 mm , 最大轮 廓高度 C = 200 mm ,铸件质量 G = 7 715 kg , 体积 V c
的重要问题 ,若按常规比例模数法设置冒口 ,则冒口将 相当粗大 , 造型时既难以安放 , 铸件清理时又难以去 除 ,工艺出品率也低 。经验表明 ,用传统大冒口也不一 定能收到所期望的效果 。应分析大模数铸铁件凝固过 程中体积收缩与膨胀特点 ,根据均衡凝固原理 ,解决铸 件补缩问题 。
3 研磨盘铸造工艺Fra bibliotek计算 :
根据以上对研磨盘工艺性分析 , 制定其铸造工艺 如下 :
311 铸件化学成分设计及孕育处理
K2
2
Hcp
根据要求材质牌号FC30 ,选择铸件基本成分为 :3. 0 % ～3. 3 % C;1. 7 %～2. 0 % Si ;0. 8 %～1. 1 % Mn ; < 0. 1 % P ;
< 0. 1 % S。
G— — — 铸件质量 , G = 7 715 kg 。
小 ,导热性能好 ,型腔大平面具有较强的抗夹砂能力 。
214 技术要求工作面自 A 面起 130 mm 内不许有气
代入公式 :
t= S G = 0. 9 × 7715 = 79 s , 选 t = 80 s 。
孔、 夹渣 、 缩孔 、 缩松等铸造缺陷 ,不许焊补 。这对粘土 砂生产工艺而言 ,有较大的难度 。因此 ,在设计浇注系 统时 ,要求浇注系统具有良好的挡渣 、 浮渣 、 去气作用 和进入横浇道的首流铁液的去除作用 。要求型腔排气 通畅 。
212 铸件材质要求 FC30 ,加工后主要工作面 A 面粗 糙度要求见图 1 , 且要求硬度均匀 , HB ≥190 , 然而铸 件厚度达155 mm ,凝固模数 M = 6. 5 cm , 按切维诺夫 定律 ,凝固时间 t = KM2 , 浇注温度 T p = 1300 ℃ 时 K = 4. 2
314 浇注系统计算 31411 浇注时间 t = S
G
[1 ]
缓慢 ,不能不考虑孕育衰退的影响 , 所以 , 对铁液进行 孕育处理时 ,除适当加大孕育剂量外 ,还需加入适量长 效孕育剂以控制孕育衰退 。
213 由于铸件厚大 , 砂型热负荷大 , 要求型砂热膨胀
式中 S — — — 系数 ,板类铸件宜快浇选 S = 0. 9 ;
[2 ]
型腔底面大平面用耐火砖铺砌 , 既能提高型腔底面的 抗夹砂能力和铸型刚度 , 又能起冷铁的作用 。实践证 明 ,此办法对提高铸件底面品质收效较好 ,且此铺砌面 可重复使用 。
313 造型中主要研磨工作面向下 ,铁液沿外圆径向导
。由于铸件厚大 、 凝固
入 。底 、 外侧面放加工量 15 mm , 顶面 、 内侧面放加工 量20 mm ,收缩率 1 % 。
t 凝 = 4. 2 × 6. 52 = 177 min ,由此可看出其凝固
过程极为缓慢 ,将导致铸件基体组织中珠光体量减少 , 基体组织和石墨粗大 , 机械性能大幅度下降 , 硬度降 低 ,加工后表面粗糙度亦达不到要求 。因此 ,在设计铸 剂量 Si2Mn 复合孕育的 Mn 的比例 , 来稳定和提高基 体组织中的珠光体量 , 达到稳定和提高铸铁的性能的 目的 ,它的可操作性比通过控制化学成分来稳定和提 高铸铁的性能更好更容易 ,冲天炉熔炼更明显 。 ( 3) 应用大剂量 Si2Mn 复合孕育来提高铸铁的珠 光体量和性能时 , 温度是前提 , 出铁温度越高 , Si2Mn 复合孕育的剂量越大 ,提高珠光体量不但容易 ,而且粒 度越细 ,提高性能的效果越显著 。
Abstract : The quality of a grinding plat affect s directly on t he polishing result of a color TV’ s screen. A met hod by adopting alloying , inoculating , spreading - building of ref ractory brick , and proportional solidification wit hout riser , was used to produce large2dimensional sound grinding plates. Key words : Grinding plat ; Thick section ; Alloying ; Non2directional solidification ; Non2riser casting
[4 ]
= 64/ ( 0. 55 × 0. 8) = 145 cm2
选过滤网有效直径 120～130 mm 。 ΣF横 = 2ΣF内 = 2 × 96 = 192 cm2
4 个分横浇道 ,断面宽 45/ 55 × 高 100 mm 横浇道
研磨盘铸件的补缩是工艺慎重考虑的主要技术之 一 。铸件能否实现无冒口铸造 ? 视其在成型过程中所 表现出的宏观体积变化 。通过浇注过程后补作用及浇 注系统自补作用使液态收缩与石墨化膨胀迭加后 , 能 满足 “胀缩相抵” 或呈负收缩 , 这是无冒口铸造的必要 条件 。大断面球铁件因其高的碳当量而在凝固时有较 大的凝固膨胀和较高的膨胀压力 ,所以 ,大模数 ( M > 2. 5 cm) 球铁件在碳当量 CE > 3. 9 , 冶金品质高 、 铸型 刚度好 、 浇注速度快等条件下实现无冒口铸造已被人 们所承认 ,其成功的实例也不鲜见 。 “对厚大形状 灰铸铁件 , 则和球墨铸铁一样也可以采用无冒口设 计” 。对研磨盘铸件能否采用无冒口设计 ? 作如下 分析 : 31511 铸件自浇注至凝固结束的体积变化 据文献 [ 6 ] 含 3. 0 % C 灰口铁在 1400 ℃时 , 密度 ρ 1400 = 6. 9 , 比 容 S PV L 1400 = 0. 1449 , 1300 ℃密 度 ρ= 7. 0 ,比容 S PV L 1300 = 0. 1428 ; 计算其液态体收缩 率为 1. 38 × 10 时 ,其比容为 :
312 根据本厂生产条件 , 型砂采用粘土砂干型 , 为了
7715 0. 31 × 0. 55 × 80 × 34. 8 2 = 95. 88≈96 cm
开设8 × 50 mm内浇口 24 道 ΣF直 = 1. 3ΣF内 = 1. 3 × 96 = 124. 8 cm2
2 个直浇道 F分直 = ΣF直 / 2 = 62. 4 cm2
215 由于铸件断面厚大 ,铸件补缩问题是工艺应考虑
31412 三单元浇注系统截面比选择
为了使浇注系统有较好的挡渣 、 浮渣 、 去气能力 , 选用开放 — 封闭式截面比 ,据资料 [ 2 ] ,选 : ΣF直 ∶ ΣF横 ∶ ΣF内 = ( 1. 3) ∶ 2∶ 1
31413 平均压头计算
Vol. 23 No. 1 FOUNDR Y TECHNOLO GY ・ 32 ・ Jan. 2002
55 % ,过滤效率 b = 80 % 。
315 铸件补缩 — — — 均衡凝固与无冒口铸造
F滤 = F分直 / ab
0. 5 %～0. 7 % Ni 。
[3 ]
根据铸铁件大孔出流的奥藏公式 ΣF内 =
=
G
[1 ]
0. 31μ 内 t
Hcp
。成分中设
计其 含 量 为 0. 3 % ～ 0. 5 % Cr ; 0. 8 % ～ 1. 0 % Cu ; 孕育剂为 FeSi75 0. 2 % + SiBa25 0. 2 %
μ直 ΣF直 μ ΣF直 直 K1 = μ Σ K2 = μ Σ F横 横 内 F内 μ 选取流量系数 μ 直 = 横 = 0. 6 由于 Hcp ≈ H ( 顶浇时的压头 ) 取 μ 内 = 0. 55 代入 各 μ 值及浇口比例值计算得 Hcp = 34. 8 cm 。
31414 浇注系统各单元面积计算
铸造技术 Vol. 23 No. 1 ・30 ・ FOUNDR Y TECHNOLO GY Jan. 2002
厚断面大型研磨盘的铸造技术
吴 崧 ,阎普轩
( 西北机器厂 ,陕西 蔡家坡 722405 ,China)
摘要 : 研磨盘的品质好坏 ,直接影响到彩电玻壳的抛光程度 ; 介绍大直径 、 厚壁 、 大平面研磨盘铸件采用合金化 , 孕育处理 , 型 腔铺砌耐火砖 ,均衡凝固无冒口铸造的生产工艺 。 关键词 : 研磨盘 ; 厚断面 ; 合金化 ; 均衡凝固 ; 无冒口铸造
中图分类号 : T G251 文献标识码 :A 文章编号 :100028365 (2002) 0120030204
Casting Technology of Thick2section and Large - dimensional Grinding Plat
WU Song , YAN Pu2xuan ( Nort hwestern Machine Factory ,Caijiapo 722405)
[1 ]
图1 研磨盘结构及技术要求
Fig. 1 Structure and technology requirement of grinding plat
技术要求 : 11 材料 FC30 ; 21 自 A 面起 130mm 范围内不允许有气 孔、 缩孔 、 疏松 、 夹渣 、 裂纹等铸造缺陷 ; 31 有效工作面 HB ≥190 且 硬度均匀 。 收稿日期 :2001210225 ; 修订简介 :2001211201 ) ,陕西岐山人 ,工程师 1 作者简介 : 吴 崧 (19642