球铁行星架的铸造工艺[1]

( 编辑: 王惠愚)
东方电机股份有限公司铸造分厂 ( 德阳 618000) 马德生
【提要】分析了球铁行星架传统铸造工艺的缺点, 提出采用浇、冒合一的工艺方法和设置工艺防 变筋的措施, 较好地防止了铸件产生的缩孔、缩松和变形等铸造缺陷, 效果显著。
关键词: 球铁 缩孔 变形 冒口
球墨铸铁呈糊状凝固特征, 容易产生缩孔、缩松 缺陷。在热节部位安放冷铁是常采取的解决缩孔、缩松 缺陷的工艺措施之一。但是在批量生产的情况下, 对铸 件的多处孤立热节安放冷铁很不方便, 并且成型冷铁 的制做和回收都存在困难。而合理地开浇、冒口系统, 既能解决充填和补缩问题, 又可以简化生产操作。
球铁行星架的铸造工艺东方电机股份有限公司铸造分厂德阳618000提要分析了球铁行星架传统铸造工艺的缺点提出采用浇冒合一的工艺方法和设置工艺防变筋的措施较好地防止了铸件产生的缩孔缩松和变形等铸造缺陷效果显著
如公法线长度变动量、径跳、齿形公差与齿向公差一 般均不会超差, 能符合图纸要求。
球铁行星架的铸造工艺
《铸造》1996. 8
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D85 型液压齿轮变速箱球铁行星架是一个非常典 型的球铁铸件, 单件毛重32kg, 轮廓尺寸为§ 316× 211mm , 一般壁 厚9mm , 最大壁厚40mm , 最小壁厚 7mm , 是由四层辐板和3组 C 形立筋连结而成的。辐板 上的凸台和 C 形立筋为孤立热节点, 多达27处。铸件 在成形和退火过程中, 薄壁处易发生变形。经多次工艺 改进和生产试验, 终于解决了铸造缺陷, 获得健全铸 件。
碳化物
2
3
4
5
级别
2 2A 2B 3 3A 3B 4 4A 4B 5A 5B
平均伸长率 31. 1 24. 1 21. 7 25. 6 2 4. 8 25. 4 20. 0 15. 1 18. 6 10. 0 11. 7
(%)
28. 3
25. 4
17. 6
11. 3
1996年1月23日收到初稿; 1996年4月28日收到修改稿。
直径10mm , 标距长度100mm。拉伸试验在国产100吨 拉伸试验机上进行。用拉断后的试样做金相分析( 测定 奥氏体晶粒度, 评定碳化物和夹杂物级别) , 选取3年 中的数据进行统计分析。
ZG Mn13的抗拉强度 ( Rb) 与伸长率 ( D10 ) 之间的
表3 ZGMn13的伸长率与碳化物级别的 关系
是在运输吊装过程中, 铸件均未出
图2 底注快浇工艺 图3 浇、冒口系统合一的铸造工艺
现过变形。
缩孔、缩松及变形等问题, 产品质量稳定, 取得了良
经过多次工艺改进, 采用浇、冒口系统合一的工 好效果。
艺, 并增设工艺防变筋, 较好地解决了球铁行星架的
( 编辑: 田秀全)
ZGM n13的抗拉强度与伸长率关系的统计分析
回料。采用无氧化法熔炼, 钢水熔清后用适量纯铝和稀
表2 ZGMn13的伸长率与晶粒度的关 系
土 硅合 金脱氧 。出 钢温 度15 00～ 1580 ℃。在 浇注 铸件 的
晶粒度( 级)
1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4
时候浇注基尔试块。抗拉试样从基尔试块上切取, 试样
平均伸长率( % ) 23. 7 20. 9 25. 2 22. 2 22. 8 21. 3 20. 0
四川联合大学 ( 成都 610065) 沈保罗
对于大多数钢而言, 塑性升高往往意味着强度的下 关系, 通过线
表1 ZGMn13的化学成分 ( % )
降。与一般结构材料不同, Z GM n13的强度和伸长率可 性回归处理得 C
Mn
Si
P
S
同时增加。但是 ZG Mn13的抗拉强度 ( Rb) 与伸长率
《铸造》1996. 8
式开放体系。
采用这种工艺, 由于浇口杯下
部的浇口是浇注系统中的最小截面
积, 挡渣能力强, 操作方便; 又由于
铁水经各层内浇道分层进入型腔,
充型平稳, 充型能力强, 铁水流经路
径短, 热损失小, 且直浇道 ( 冒口)
内的铁水温度始终高于型腔内铁水
温度, 有利于充型和补缩。采用此工
底注快浇工艺的浇注系统开设在铸件外侧, 直浇 道直径为45m m, 内浇道6个, 采用圆环形冒口补缩。用
1995年12月11日收到初稿; 1996年6月18日收到修改稿。
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图1 底注慢浇工艺示意图
这种工艺生产的铸件, 与底注慢浇工艺相比, 各种铸 造缺陷都有所减轻, 但质量仍不稳定。
采用上述工艺生产的球铁行星架产生收缩缺陷的 原因是: ¹ 底注铁水经型腔而进入冒口, 其温度低于 型腔内被补缩铁水温度, 因此在冒口根部易产生缩孔 和缩松缺陷; º铸件的3组 C 形立筋是孤立热节, 又是 浇注通道。由于铁水的充填和补缩流动, 恶化了冷却条 件, 使立筋部位晚于其它部位凝固, 易产生缩松缺陷。
球铁行星架是采用粘土砂干型、水玻璃砂芯铸造 的。为了尽量减少辐板上的热节壁厚, 将凸台上小内孔 铸出, 仅留3m m 的加工余量, 不放斜度, 并且为方便 脱模, 内孔采用对半嵌套结构。用5t / h 的冷风冲天炉 进行熔炼, 铁水出炉温度要求大于1430℃, 用冲入法 进行球化处理。先后用底注慢浇冷冒口、底注慢浇无冒 口和底注快浇冷冒口工艺分别进行了浇注试验。底注 慢 浇工 艺和底 注快 浇工 艺分 别如 图1 、图2 所示 。
艺生产的球铁行星架质量稳定, 组
织致密, 无缩松、缩孔、夹渣、冷隔
等缺陷, 铸件质量显著提高。 另外, 铸件的4层辐板是由3组
C 形立筋相连结的, 在清理和退火 时极易产生变形, 特别是中间两层
辐板有可能变成波浪形。为此, 在辐
板的每个凸台上 设置§ 7mm 的工
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
艺防变筋, 用以连结上下两层辐板,
每 个 铸 件 增加 1 2根 防 变 筋。改 变 铸 件结构后, 无论是在清理、退火, 还
底注漫浇工艺的直浇道直径为25mm, 3道内浇道 指向 C 形立筋。按冒口的设计又可分为4种形式, 即¹ 在铸件顶部 C 形立筋部位安放3个§ 70×150mm 的顶 冒 口; º 在 铸件 顶 部 C 形 立筋 部 位 放 1个 § 80 × 150mm 的侧明冒口; » 在铸件顶部立筋部位放1个§ 90×70×150mm 的压边冒口; ¼ 不放冒口, 只在铸件 顶部 C 形立筋部位设置3个§ 30×3mm 的出气片。生 产试验表明, 采用以上4种形式的底注慢浇工艺生产的 球铁行星架铸件均有收缩缺陷。
根据上述工艺分析, 制定了浇、冒口系统合一的 新工艺方案, 铸造工艺如图3所示。该工艺的冒口设在 C 形立筋的外侧, 与直浇道合一, 高出铸件120m m; 3 层立筋均设有冒口颈, 即呈阶梯式浇注系统。按铸件需 要的补缩时间和补缩量确定冒口和冒口颈的截面积。 经计算, 冒口即直浇道的直径为76mm ; 铁水经浇口进 入冒口 ( 即直浇道) , 浇口的直径为28mm。浇口与冒口 颈 ( 即内浇道) 截面比为1÷1. 15, 即浇注系统是阶梯
到 如 下 关 系 0. 9～1. 3 11～14 < 0. 8 < 0. 07 < 0. 04
( D) 之间到底存在着什么关系, 目前还不十分清楚。
式:
本 文 通 过 大 量 生 产 数 据 统 计 分 析, 揭 示 了
Rb ( M P a) = 8. 48D10 + 498 相关系数 r= 0. 88
ZGMn13的强度与伸长率的关系, 并查清了影响这种
由图可见, 伸长率较低时, Rb 的分散度较大, 而
关系的主要因素。
伸长率较高时, Rb 的分散度较小。
ZGMn13是在0. 75吨和1. 5吨工频感应炉 中熔炼
表2～4分别表示 ZGMn13的伸长率与晶粒度、碳
的, 其成分控制范围见表1。原料用普通废钢, 锰铁, 返 化物级别和夹杂物级别之间的关系。