锤头铸造工艺设计

目录

目录 (2)

1实验目的 (3)

2实验原理 (3)

3实验设备及原料 (3)

3.1实验设备 (3)

3.2实验原料 (3)

3.3原料市场价格 (3)

4 实验步骤 (4)

4.1在生产中的应用情况 (4)

4.2铸件图 (4)

4.3成分设计 (4)

4.4铸造工艺方案及参数设计 (5)

4.4.1 铸造工艺方案的确定 (5)

4.4.2 铸造工艺方案的确定 (5)

4.4.3铸造工艺参数 (9)

4.4.4 冷铁的设定 (10)

4.5配料 (10)

4.6混砂及造型 (11)

4.7熔炼、浇注以及清理 (12)

4.7.1 熔炼 (12)

4.7.2浇注 (13)

4.7.3清理 (13)

4.8取样 (14)

4.9性能测试 (14)

4.9.1硬度测试 (14)

4.9.2 金相组织分析 (14)

5 试验结果及分析 (15)

5.1实验结果 (15)

5.2断裂分析 (15)

5.3表面和断口分析 (15)

5.4金相图分析 (16)

5.5硬度分析 (16)

6实验心得 (17)

参考文献 (18)

1实验目的

1. 培养学生调查市场能力，了解生产产品所需原材料及其市场价格，对铸造行业市场有大致的初步接触与了解。

2. 锻炼学生的分析问题和解决问题的综合协调能力，对本组设计产品的应用范围，工作条件，成分组成，发展状况有较深的认识。

3. 加深学生对铸造工艺，熔炼工艺及铸件质量检测过程的进一步了解，使学生将所学专业理论知识、工厂实践综合性的有机结合。

4. 着重培养学生的创新能力、综合工程技术能力及团队协调能力。

2实验原理

通过对锤头工作状况的了解，选择成分牌号，并根据牌号进行配料计算。再根据其结构进行分析选择铸造方式，并进行铸造工艺的设计，浇冒口的设计。再进行混砂、造型和制芯。最后进行实际的感应炉熔炼和浇注。将获得的铸件进行清砂、硬度和金相观察。根据根据检测的结果进行分析讨论并进行方案的修改。

3实验设备及原料

3.1实验设备

非真空中频感应、MCE金相显微镜、个人计算机、CAD 绘图软件等。

表 1 MCE热处理炉参数表

3.2实验原料

废钢、生铁、铬铁、硅铁、锰铁、原砂、粘土、水玻璃、水、淬火冷却油、硝酸、酒精﹑Cr2O3细抛光粉。

3.3原料市场价格

本设计所需原料为废钢、回炉料、硅铁、锰铁等，其价格大致如下表1所示：

表1 四川地区铸造原料市场价格表

4 实验步骤

4.1在生产中的应用情况

锤头是锤式破碎机核心零部件之一，排列在破碎机转子的锤轴上，锤头在破碎机高速运转时直接打击物料，最终破碎成合适的物料粒度。现在市场上的破碎机锤头根据制造工艺可以分为两种：铸造和锻造，但是他们的耐磨程度是不一样的。由于破碎物料，头部需要良好的耐磨性而柄部又需要足够韧性，通常用合金钢、高锰钢、铸钢加高铬铸铁双金属复合等材料用锻造或铸造方法一次成型，配上相应的热处理工艺就比较经济一点，破碎机锤头根据材质可以分为种：高锰钢锤头、双金属锤头、复合锤头、大金牙锤头、中铬合金锤头,硬质合金锤头等. 现代工业下的技术表明：锤头最耐磨的是采用硬质合金锤头在耐磨性上表现良好[1]。

图1

4.2铸件图

图2 铸件零件图

4.3 成分设计

根据锤头的工况条件，选定锤头的成分为高锰钢牌号为ZGMn13-4。高锰钢能承受高冲击，具有良好的韧性，当在工作时表层组织发生加工硬化，而形成高硬度具有高的表面耐磨性。能够承受锤头高冲击，高耐磨的要求。ZGMn13-4的成分表为下表1：

表2 ZGMn13-4的化学成分

C Mn Si Cr S P 1%

14%

0.6%

2%

≤0.07

≤0.04

4.4 铸造工艺方案及参数设计

4.4.1 铸造工艺方案的确定

通过对图纸的审查，铸件要求不得有裂纹、夹杂、气孔、缩孔等缺陷，铸件要进行清砂处理。

4.4.2 铸造工艺方案的确定

1. 浇注位置的确定 通过对锤头结构的分析，各个部分要求基本相似，无重要加工面。根据造型和砂箱的条件综合考虑选择如图3所示的浇注位置：

2. 分型面的选择 分型面的确定，根据以下原则 ①造型简单，因为铸件为对称 ②图形分型面为大平面 ③有利于下芯和尺寸的检验 最终确定如图3所示的分型面。

图3 装配图

1-铸件 2-上箱 3-下箱 4-砂芯 5-排气空 6-浇口杯 7-分型分模面

3. 浇注系统的设计

浇注系统分为几种，根据浇注系统各单元截面的比例关系，可分为封闭式，半封闭式，开放式，封闭开放式，而根据内浇道在铸件上的相对位置关系，可分为顶注式，中注式，底注式和阶梯注入式，针对本铸件，选用半封闭顶注式浇注

1

2

3

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7

系统，使其具有一定的撇渣能力、使充型容易，可减少浇不足、冷隔方面的缺陷。直浇口放在锤头的底部，保证钢水浇入时靠近合金块课达到冶金熔合的目的。充型后上部温度高于底部，有利于铸件自下而上的顺序凝固和冒口的补缩，结构也简单，便于清除。在铸件的凝固和冷却过程中很容易开裂，要减少铸件收缩的各种阻碍因素。为提高冒口补缩能力，内浇道尽量经过冒口进入型腔[2]。

（1）铸件质量

计算质量方法有很多，最简单的方法用制图软件，直接可以得出铸件的质量。也可以根据图形尺寸，用几何方法计算铸件体积，根据铸件材质密度，算出铸件的质量，具体步骤如下。

铸件材质为高锰钢，查出密度为7.8X103kg/m3。

为了计算简单，可不铸件分成两部分计算体积。第一部分为为吼为28mm的平板件，体积为V1，第二部分为四棱柱体，底面为等腰梯形，厚度为80mm。

计算

V1=[3.14×（0.1302-0.0502）÷4+0.070×0.120] ×0.028

=0.0005517m3。

V2=（0.1+0.11）×0.11÷2×0.08

= 0.000924 m3。

V=V1+V2

=0.0005517+0.000924

=1.4757 X 10-3kg m3。

M

铸件=ρ

钢

×V

=1.4757 X 10-3×7.8X103

≈11.5kg。

单件高锰钢出品率65%计算

钢水质量M

钢水

=M/65%

=11.5/0.65=17kg. （2）冒口计算和设计