球墨铸铁齿轮断齿的原因分析及防止措施

球墨铸铁齿轮断齿的原因分析及防止措施
陈翠凤，魏晓光,赵兴华，李明
（石家庄凯普特动力传输机械有限责任公司，河北石家庄052160）
摘要:介绍了球墨铸铁齿轮铸件的结构及原生产工艺,详细阐述了铸件在使用过程中出现的断齿问题,通过对客户反馈的图片及铸件实物分析，确定齿轮断齿的原因是球化衰退，并从孕育处理、操作细节、浇注温度及浇注了原因析，出了球化衰退的1）：孕育制，将75SiFe孕育剂入量增至0.9%~1.1%,3孕育，并增加BaSiFe孕育剂进行随流孕育;（2）将球化处理温度控制在1470~1500#（3）控制浇注时间在10min以内。

经过半年的生产实践，齿轮齿问题了。

关键词:球墨铸铁;齿轮;断齿;球化衰退
中图分类号:TG255文献标志码：B文章编号-1003-8345（2021）02-0013-04
DOI:10.3969/j.issn.1003-8345.2021.02.004
Gear Teeth Breaking Reason Analysis and Preventing Measures of Nodular Iron Gear Wheel
CHEN Cui-feng,WEI Xiao-guang,ZHAO Xing-hua,LI Ming
（Shijiazhuang CAPT Power Transmission Co.,LtT.,Shijiazhuang052160,China）
Abstract:The casting structure and original production process of the nodular iron gear wheel was introduced.The gear teeth breaking problem of the casting occurring in its usage process was described in detail.Through analyzing client-fed back photographs and practical casting it was confirmed that nodularizing degeneration was the reason causing teeth breaking,and reason analysis was carried out in aspects of inoculating treatment,operational details,pouring temperature and pouring time, the measures to prevent nodularizing degeneration were proposed:（1）Strengthening inoculation control,increasing75SiFe inoculant adding amount to0.9%~1.1%,three times inoculation was adopted,and BaSiFe inoculants stream inoculation was added.（2）Controlling the nodularizing temperature in the range of1470~1500#.（3）Controlling pouring time per ladle less than10min.After half a year of production practice,the gear teeth breaking problem had been solved.
Key words:nodular iron;gear wheel;teeth breaking;nodularizing degeneration
司生产的QT600-3齿轮铸件结构图如图1所不,!302mm*66mm,主
56mm,铸件质量16kg。

铸件采用树
,1.5t铁用
的Q10生铁，用司球墨铸铁件及浇、，用司产的、及，30%生铁+ 30%回炉料+40%废钢。

化学成分为:！C)3.6%~
收稿日期:2020-11-18修订日期：2021-03-25
作者简介：陈翠凤(1971.6—),女，河*宁晋人，毕/于河*机电34铸造专业，高9工程师，主要从事铸造工艺等方DE研究工3.8%,!Si)2.3%~2.5%,!Mn)0.3%~0.5%,!Cu) 0.5%~0.6%,!S)!0.02%,!P)!0.07%。

采用粒
度为10~30mm的QRMg8RE3球化剂进行冲入球化处理,加入量1.7%,采用度5~15mm
的75SiFe孕育剂，加入量0.7%，其中,2/3覆盖
球化剂，1/3出铁入包内孕育。

浇注温度1400~1420#,浇注度3.5~4kg/s
1存在的问题
量30件的QT600-3齿轮在使
用过程中，有2件齿轮出现齿情况，图21
图3
2021/2现代铸铁13
L
下Y 上
B-B
5666
图1齿轮铸件结构简图
Fig.l Casting structure sketch of gear wheel
图2断齿部位外观
Fig.2 Exterior view of tooth breaking location
从客户反馈的上述图片来看，初步认为可能 存缩松或夹渣缺陷,导致强度降低，因而在使用
中断齿。

随后，请求客户将断齿齿轮发回，对其进 行硬度及金相检测。

硬度检测位置在图1的4条立筋所正对的 轮缘上，硬度78~80 HB 。

金相检测结果显示:石墨 呈片状，基体组织中珠光体的体积 为50%,
图 4 所示对
行化学成分检测的结果显示：
!（C ）3.71% ,!（Si ） 2.57% ,!（Mn ） 0.51% ,!、P ）
0.029% ,!（S ） 0.026% ,!（Mg ） 0.056% ,w （RE ）
0.020%,w （Cu ） 0.41%。

速仪检查客户退回
（a ）—侧断齿
(b)另一侧断齿
图3断齿部位细节
Fig.3 Details of tooth breaking location
的铸件，仍有4件铸件未球化，硬度不足100 HB 。

2原因分析
该铸件一箱2件造型，采用550 kg 球化处理
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2
(J孔部石墨形态
(h)齿顶石墨形态
(c)孔部基体组织
(d)齿顶基体组织
图4金相组织
Fig.4Metallurgical structure
包，一包浇注10箱+3组U型试块，要求在10min 内浇完，一般可在8min内完成。

但从上面的金相照片来看,可以确定齿轮断齿的原因是球化不良或球化衰退。

从客户反馈件数上来看,应该是球化衰退所导致的。

2.1孕育处理
采用75SiFe孕育剂,一般加入量为0.73%,用于覆盖球化剂的约占2/3，剩余1/3在二次出铁时加入。

由于孕育剂添加距浇注时间间隔长,易出现孕育衰退而引球化衰退31-25O
2.2球化处理温度
铁出要于1450#，但
导致球化剂、孕育剂，球化孕育效果，易导致球化孕育早衰退[1-3]o
2.3浇注时间
由于跑火等原因延长了浇注时间，导致后期浇注的铸件球化衰退。

3防止措施及效果
3.1防止措施
(1)加强孕育控制―叫孕育剂在5~ 15mm,加入量增至0.9%~1.1%,其中,40%的孕育剂用来覆盖球化剂,40%的孕育剂在二次出铁时入出铁铁加入，剩余20%的孕育剂在铁后，在铁上面
Si孕育。

采用粒度为0.2~0.7mm的BaSiFe孕育剂,加入量0.1%,孕育孕育。

(2)球化处理温度控制在1470~1500
(3浇注时间在10min以内。

造型时捣
型，型型面后可箱，跑火导致浇注时间延长。

3.2检验控制
1包铁在浇注浇注U型块
相V
(2)每批铸件不仅全检外观,还要求100%用
,。

3.3生产验证
采用上铸件的相组
球化为2~3组
数为55%~65%5所。

铸件的
要。

多以来，共提交了332件产品，再未收客户反馈质量问题。

4结束语
对客户反馈的图片及物析,确定齿轮断齿的原因是球化衰退导致。

根据笔者公司的际生产情况,从孕育浇注及浇注时间等方面析了引起球化衰退的原因，并提出了
2021/2现代铸铁
15
(b)基体组织
图5工艺改进后的金相组织
Fig.5 Metallurgical structure after process improvement
i
的生产实践i 齿轮断齿问
到了 。

参考文献
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[10:高峰，曾圣湖,武炳焕.ADI 材料在防护支座产品上的开发应
用[J]•现代铸铁,2019(1): 1-5.
(编辑：吕姗姗，E-mail : ****************)
(上接第8页)
到6〜7 MPa 。

4生产结果
采用以上工艺设计方案，生产了缸体铸件，并 按照顾客要求的标准进行了尺寸、NDT 及渗漏的 检验,检测结果显示:铸件最终尺寸精度可以达
到CT9级,铸件关键区域RT 最大为I 级，1 MPa
水压30 min 无渗漏,检验均合格,金相组织和力 学性能也均符合技术要求,铸件实物如图6所示。

5结束语
图6 V 型燃气发动机缸体试制件实物图
Fig.6 Practical trial casting of V-type gas engine
cylinder block
实践证明，采用3D
技术 产的V 缸体铸件，
了产 ，升
了产质量，降低了产难度，可以满足种缸 体铸件的量 产。

参考文献
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