ADI拨叉的壳型铸造和等温淬火

参考文献
3.2 生产结果 采用新工艺生产的 800 余件铸件，均满足技
术质量要求，无一废品，工艺出品率提高到 78%。 应用平做立浇铸造工艺，避免了铸件产生变形和 缩松缺陷，保证了铸件质量，降低了铸件成本。
[1]陆文华.铸造合金及其熔炼[M]北京：机械工业出版社，2002. [2]杨双华.大型柴油机气缸盖铸造工艺设计[J].现代铸铁，2013，
最终生产的铸件经过 X 光检测后可以达到 2 级甚至 1 级，铸态金相组织为：球径大小 16~60 μm，基体组织为铁素体+珠光
体；淬火后的金相组织为致密的下贝氏体和 20%的残余奥氏体组织，淬火后硬度为 302~375 HB。
关键词：ADI；拨叉；覆膜砂；壳型
中图分类号：TG255
文献标识码：B
文章编号：1003－8345（2014）01－0029－04
Key words：ADI；shifting fork；resin-coated sand；shell mold
≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤≤
寸为 125 mm×70 mm 的扁形溢流冒口圈。
由于 w（Mg 残）量过低会导致球化不良，w（Mg 残） 量过高容易引起夹渣，因此，为保证球化质量[1~2]，孕 育后 w（Mg 残）量应保持在 0.04%~0.06%。由于过高 的 w（Si 终）量容易引起夹渣，w（Si 终）量低容易产生自 由渗碳体，影响铸件质量，因此，将 w（Si 终）量控制在 2.5%~2.8%。出铁温度控制在 1 520 ℃，在夏季，最后 一箱的浇注温度保证在 1 320 ℃以上，在冬季，应保 证在 1 340 ℃以上。平稳浇注，不能断流，防止冷隔、 气孔等铸造缺陷产生。 2.3 热处理工艺
1 铸件结构及技术要求
拨叉铸件是用于重型卡车的变速机构，铸件 结构如图 1 所示，材料为 ADI，球化率≥85%；要求 单铸试样的抗拉强度 1 050 MPa、屈服强度 750 MPa、伸长率达到 7%、硬度 302~375 HBS，室温下 铸件本体的冲击功为 60 J；经 X 光检测，致密度达 到 3 级以上，铸件通体做磁粉探伤不允许有裂纹。
由于拨叉的壁厚比较均匀而且壁厚较薄（最 大壁厚 22 mm），而且覆膜砂的耐火度高，浇注过 程中并没有炮火现象，因此壳型周围并没有埋钢 丸或者砂子，因而保证了型腔内的气体可以从分 型面充分排出，避免了气孔的产生；利用球铁无 冒口铸造原理，获取致密度好的铸件。为了避免 错箱和跑火，上下壳型的分箱面设有凹凸止口，
控制原铁液的化学成分为 w（C）3.75%~3.98%、 w（Si）1.2%~1.7%、w（S）≤0.08%、w（Mn）≤0.3、w（P） ≤0.04。由于壳型的激冷效果没有覆砂铁型好，为使 孕育剂反应充分，节省孕育剂的用量，采用喂丝法 进行球化、孕育处理，球化线使用 2.3 m，其中，每米 球 化 线 的 质 量 约 220 g，球 化 剂 中 w（Si） 45% 、 w（Mg）29.5%；孕育线使用 2.0 m，其中，每米孕育线 的质量约 275 g，w（Si）70%。
拉筋
上
下
图 5 分型面设计 Fig.5 Design of parting line
10
5 12
73
8
56
R2
15
11.7 22
13 R6
73
8
B-B
Hale Waihona Puke 图 6 浇注系统 Fig.6 Gating system
R6 R6
10
如图 8 所示。 2.2 熔炼工艺
采用 Q10 生铁，其主要成分为 w（S）≤0.018%、 w（P）≤0.035% 、w（Mn）0.05% 、w（C） 4.41% 、w（S）i 0.85%，加入量为 30%；由于普通树脂砂回炉料含 S 高，影响球化质量，故规定普通树脂砂回炉料不超过 回炉料总量的 1/3，总的回炉料的加入量为 50%； 废钢采用普通碳素钢，加入量为 20%，增 C 剂加 入量为 1.15%，净化剂加入量为 0.25%。
Nodular Iron 球 墨 铸 铁
ADI 拨叉的壳型铸造和等温淬火工艺
付 明 1，王 彬 2
（1.齐齐哈尔第一机床厂，黑龙江 齐齐哈尔 161000；2.齐齐哈尔市精铸良铸造有限责任公司， 黑龙江 齐齐哈尔 161000）
摘要：介绍了拨叉铸件的结构和技术要求。铸件采用无冒口铸造工艺生产，原铁液化学成分控制范围为：w（C）3.75%~3.98%、
按照上述工艺生产的铸件，经加工后并未发 现缩松缺陷，经 X 光检测，达到 3 级以上，符合 客户要求。但该工艺的铸件出品率低，而且由于 浇注系统的截面积很大，壳型中间的热量集中， 很容易把壳型拉裂，导致跑火，无法获得组织致 密的铸件，从而使废品率上升。因此，重新设计铸 造工艺。
仍旧采用半封闭式浇注系统，根据无冒口铸
Abstract：The construction and technical requirements of the shifting fork casting were introduced. The casting was produced by
using riser-less casting method. The chemical composition of the base iron melt was controlled in the range of w（C）3.75%~
2 生产工艺
2.1 造型工艺 考虑壳型的强度不及覆砂铁型的强度高，又
没有冷铁等激冷措施，所以采取顺序凝固方式， 将浇注系统放在上箱，曲面分型，分型方式如图 2 所示，一箱 4 件造型，型板布置如图 3 所示。
采用半封闭式浇注系统，浇口比为 ΣF 内：ΣF 横： ΣF 直=1：1.8：1.2，其中，横浇道的截面积为（23/25） mm×22 mm，大于拨叉的圆形头部截面积。具体的浇 注系统如图 4 所示。
收稿日期：2013-11-02
修定日期：2014-01-15
作者简介：付明（1961-），毕业于哈尔滨商学院铸造专业，工程师，
主要从事铸铁件的熔炼与造型工艺设计工作。
30 现代铸铁 2014 / 1
图 1 拨叉铸件结构 Fig.1 Construction of the shifting fork casting
DOI：10.3969/j.issn.1003-8345.2014.01.005
Shell Mold Casting and Iso-Thermal Quenching Process of ADI Shifting Fork
FU Ming1，WANG Bin2
（1.Qiqihar First Machine Tool Works，Qiqihar 161000，China；2.Qiqihar Jingzhuliang Foundry Co.,Ltd.， Qiqihar 161000，China）
reached class 2，and even class 1；as-cast microstructure was：nodule size of 16~60 μm；matrix microstructure was consisted of
dense low bainite + 20% residual austenite；the hardness after iso-thermal quenching was of 302~375 HB.
上
拉筋
下
图 2 分型面设计 Fig.2 Design of parting line
B
B
图 3 型板布置 Fig.3 Layout of the pattern plate
R6 R6
80
8
23 R6
10
11.7 22
5 12
10
横浇道
25
46
80
8
B-B
内浇道
图 4 浇注系统 Fig.4 Gating system
成本；铸件的合格率达到 100%，取得了很好的经
（03）：78-81.
济效益。
（编辑：吕姗姗，E-mail：xdzt_lss@；
审核：周 亘，E－mail：zhougen_embx@）
2014 / 1 现代铸铁 29
球 Nodular Iron 墨 铸 铁
笔者公司一直采用覆砂铁型工艺生产 ADI 铸件，主要是利用覆砂铁型刚度高、冷却速度较快 的特点，使石墨化膨胀可以充分起到自补缩作用， 得到组织致密的铸件，但此工艺所需模具及砂箱 价格昂贵，一般用于大批量生产 （每年 5 万件以 上）。笔者公司为美国某公司生产的拨叉铸件有 5 种，每种每年仅需 5 000 件，批量较小，如果采用 覆砂铁型生产线生产，不但模具费用高，而且占用 生产线，耽误其它大批量铸件的生产进度。因此， 改用壳型铸造工艺生产，该工艺比覆砂铁型工艺 灵活，占地面积小，较适合小批量生产[1~6]。
Nodular Iron 球 墨 铸 铁
造工艺原理，将浇注系统放在下箱，分型面设计 如图 5 所示，并将横浇道的截面积减小到（13/ 15）mm×22 mm，如图 6 所示，使其在液态收缩以 后迅速凝固，利用覆膜砂强度好的特点以及石墨 化膨胀的自补缩作用获得致密组织。为使铸型具 有一定的强度，在工装卡具上设计了专用的干砂 底胎，将最下层的壳型置于其上，并在最上层的 壳型上设置了随型胎具，如图 7 所示。
止口用于定位 防止跑火
10
图 8 铸型定位及防漏设计 Fig.8 Locating and leakage-preventing design
bath iso-thermal quenching process was adopted：austeniting temperature was of 900 ℃，holding duration was of 75 min，iso-