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機床鑄件裂紋如何防止

瀏覽次數: 日期:2016年12月9日 11:44

  隨著我國經濟的發展,與機床需求緊密相關的領域將進行有規模、有深度地調整和改造。在這樣的發展趨勢下,對機床鑄件性能有了更高的要求。毛坯生產廠家為了保證機床鑄件性能(如強度、硬度),以降碳、硅含量以及在時效處理時加快冷卻速度的方法,導致在生產或時效處理過程中常出現鑄件變形和裂紋,甚至斷裂的現象。針對上述現象,泊頭市航星鑄物量具有限責任公司在實踐中總結出防止機床鑄件產生裂紋的幾點措施。
  1.化學成分(航星鑄物)
  (1)采用高碳低硅推薦機床鑄件的化學成分如表1所示。
  (2)高碳當量在選擇碳當量時,盡量采用高碳當量,對防止機床鑄件產生裂紋有好處。國內外機床鑄件碳當量對比如表2所示。
  (3)高硅碳比把硅碳比控制在0.57~0.62,高碳、低硅時,機床鑄件不易產生裂紋。國內外機床鑄件硅碳比對比如表3所示。
  (4)控制錳硫比在生產灰鐵件時,應該考慮錳硫比即Mn=1.71S+(0.2~0.3)。實際生產過程中把錳硫比例稍作提高,尤其對HT250、HT300等材質。
  (5)低合金化鐵液中加入合金元素能增加奧氏體枝晶數量,增加并細化珠光體,強化鐵素體,細化石墨及共晶團,改善截面敏感性。一般wCu=0.4%~0.6%或wCr=0.2%~0.35%,也可以加入其他合金元素如Sb、Sn、Mo等。但是,實際生產中很少用一種元素,都是組合使用如Cu與Cr、Cu與Sb、Cu與Sn等,在使用過程中應全面考慮,才能真正起到合金化的作用。
  2.配料(鑄鐵平板)
  控制好爐料配比,減少機床鑄件裂紋傾向,也能夠保證鑄件的內部質量。尤其電爐熔化,應該更加注意爐料配比。實際生產中配料為:生鐵+廢鋼+回爐料+增碳劑(按成熟配比加入)。
  3.孕育處理(鑄鐵方箱)
  孕育使能夠促進石墨化,可以減少機床鑄件白口,改善斷面均勻性,控制石墨形態,減少其他石墨和鐵素體的形成,以獲得較好的片狀石墨等的特點。但是,孕育方法的選擇極為重要,采用不同的孕育方法,可獲得長短和薄厚不同石墨,它對機床鑄件性能起到決定性的作用。金相組織是機床鑄件是否產生裂紋最本質的原因。目前,已改為下面的幾種孕育方法:瞬時孕育(專用漏斗)、澆口杯和浮硅孕育等,已經取得了明顯的效果,圖1和圖2所示為使用孕育劑的種類和孕育量都是相同的,只是孕育方式不同所獲得的金相圖片。
  4.時效處理
  國內鑄件時效處理有熱時效、振動時效、自然時效三種方式,其中以熱時效為主。在熱時效的過程中,常出現機床鑄件裂紋、變形等缺陷。主要是由于熱處理工藝不合理或人為操作原因造成的,曾有熱處理的過程中18t工作臺從中間斷裂的案例,最后分析主要是熱時效處理不當造成的鑄件斷裂。為了防止鑄件在熱處理的過程中不出現裂紋、變形等缺陷,應注意以下幾點。
  (1)裝爐溫度裝爐溫度應小于150℃。
  (2)升溫不能過快升溫速度一般取30~100℃/h,復雜鑄件控制在20℃/h以下。
  (3)保溫時間不足和溫度過高保溫時間不足則造成鑄造應力消除差,過高則造成強度和硬度下降。保溫溫度一般為500~600℃,保溫時間一般為2~6h,保溫時間可以按壁厚來計算25mm/h。
  鑄件時效處理的最高溫度可按下式選擇:
  t=480+0.4σb
  式中σb——直徑30mm標準試棒的抗拉強度(MPa)。
  鑄件保溫時間和最高溫度應綜合考慮鑄件的壁厚、大小、結構、材質等因素,并非壁厚100mm的鑄件保溫4h就是最好。
  (4)降溫速度快降溫速度快,應力消除效果差。隨爐冷卻速度應控制在30℃以下,得出如表4所示的數據。
  另外,延長機床鑄件在型內的冷卻時間,對于防止機床鑄件裂紋非常有利。
  5.采用熱處理工藝
  我們在生產中采用的熱處理工藝如圖3所示。
  結語
  通過對機床鑄件的化學成分、爐料配比、孕育方法、時效處理的控制,已取得明顯的效果。目前,已經生產了156件產品(820t),沒有發現機床鑄件裂紋缺陷,為生產高強度和高硬度大型機床鑄件打下了堅實的基礎,解決了困擾多年的疑難問題。

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