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球鐵鑄件處理工藝和消失模鑄造技術(shù)
日期:2023-07-20 23:53點擊:次
[一]、球墨鑄鐵處理工藝 1、熔煉 目前較多使用的是沖天爐、電爐雙聯(lián)熔煉和中頻感應(yīng)電爐熔煉兩種方式。兩種方式各有其優(yōu)點和不足。沖天爐熔煉效率較高、鐵液純凈度高、流動性好
[一]、球墨鑄鐵處理工藝
1、熔煉
目前較多使用的是沖天爐、電爐雙聯(lián)熔煉和中頻感應(yīng)電爐熔煉兩種方式。兩種方式各有其優(yōu)點和不足。沖天爐熔煉效率較高、鐵液純凈度高、流動性好,但熔煉過程中使用的焦炭具有增硫作用,而且沖天爐鐵液出爐溫度相對較低,需使用電爐對其鐵液進行加溫和吹氮脫硫,使得熔煉成本增加;單獨使用中頻感應(yīng)電爐熔煉,對原材料提出較。一方面,使用高純生鐵和碳素結(jié)構(gòu)鋼熔煉;另一方面,使用碳素結(jié)構(gòu)鋼加增碳劑熔煉。電爐熔煉不管采用哪種原材料的方式,鐵液的流動性都不如沖天爐電爐雙聯(lián)熔煉的好。而且澆注后的產(chǎn)品容易出現(xiàn)縮松等鑄造缺陷。采用在鑄件厚大面增設(shè)外冷鐵或良好的補縮手段才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品(也有的廠家采用高剛性鑄型實現(xiàn)產(chǎn)品的自補縮)。
原材料在加入爐內(nèi)之前,要除銹烘干,避免鐵液內(nèi)含氣量超標。原鐵液出爐前不要做除氣處理,以免帶入雜質(zhì)(如果用Al脫氧,產(chǎn)生高熔點Al2O3隨臟物排除的同時,部分的Al溶解入鐵液,不但破壞石墨球的生長,還偏析到奧氏體的周界;如果用1號稀土脫氧,將使鐵液中稀土含量增加,球墨鑄鐵件有變脆的傾向)。鐵液出爐溫度1480~1500℃左右,不要超過1520℃或在1520℃左右長時間停留,否則會使鑄件的致密度和力學性能明顯降低。因為較高的過熱度會造成近程有序結(jié)構(gòu)不可逆的松弛,即使采用優(yōu)良的孕育手段也很難奏效。
2、采用適量的球化劑和球化處理方法
采用稀土含量較低的球化劑。加入量適當控制。因原鐵液含S量較低,球化劑的加入量一般情況下不應(yīng)該超過1.5%。如果鑄件中Mg或者RE的含量超過0.03%時,其離子有向晶界集中的傾向,使產(chǎn)品的脆性急劇增加。不管采用何種類型球化劑只要能球化效果,其加入量越少越好。球化時采用包內(nèi)沖入法,球化劑和孕育劑上要覆蓋同類的鐵屑,覆蓋量應(yīng)在5~8mm厚為宜。參與球化的鐵液不應(yīng)少于300kg。1~2t的鐵液,兩次倒入鐵水包為好,其他情況下應(yīng)一次孕育,直接倒入,避免中間環(huán)節(jié)時間過長。
3、合理孕育
采用75Si-Fe,二次孕育,合理分配。依據(jù)鐵液重量多少確定孕育劑塊度大小。1t以下鐵液,孕育劑尺寸為15mm;1~2t鐵液,孕育劑尺寸為20mm;2t以上為30~40mm。孕育劑要純凈,不得有氧化層和其他贓物,表面要新鮮,使用前要烘干。有條件的生產(chǎn)廠家可以采用隨流孕育或者在澆注系統(tǒng)中放置大塊孕育劑,良好、孕育效果。
4、澆注
鐵液出爐到澆注成型整個過程要緊湊、協(xié)調(diào),任何環(huán)節(jié)不得出現(xiàn)故障停止現(xiàn)象。整個過程宜在15min內(nèi)完成,時間越短越好。
5、熱處理
為了可能存在的碳化物和磷共晶;增加基體中鐵素體含量,提高韌、塑性;或減少鑄造應(yīng)力吼采用退火工藝、二次保溫方法。
[二]、消失模鑄造技術(shù)概況
1958年,使用可揮發(fā)性的泡沫塑料模樣制造出了金屬鑄件,當時泡沫模型采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的,用粘土砂造型,主要用于生產(chǎn)工藝品鑄件。1967年德國了磁型鑄造方法。20世紀80年代以來,確立以真空負壓、干砂造型為特征的消失模鑄造方法。
1984年福特汽車公司建成年產(chǎn)100萬只鋁合金進氣歧管的高度自動化生產(chǎn)線,揭開了EPC技術(shù)在發(fā)達發(fā)展的序幕。1990年通用汽車公司建成年產(chǎn)鑄件5.5萬噸的新鑄造廠,其中有三條全自動的EPC生產(chǎn)線。1991年,意大利菲亞特公司在都靈建成年產(chǎn)鑄鐵5000~15000噸的EPC自動化車間,全車間僅22人。2006年消失模鑄造的鑄鐵合金年產(chǎn)量為27.5萬噸,2009年達到42萬噸左右。鋁合金消失模鑄造產(chǎn)量為18萬噸,2009年達到22萬噸左右。由于消失模鑄造技術(shù)的巨大成功,各國鑄造界對其產(chǎn)生了濃厚的興趣。世界各國紛紛采用消失模技術(shù)于鑄造生產(chǎn),積極投入EPC技術(shù)的研究與。
90年代開始以來,我國的消失模技術(shù)有了較快的發(fā)展,其中一大批工廠利用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù),建成了年產(chǎn)鑄件達幾百噸至幾千噸的簡易型生產(chǎn)線,如1990年,北京建成年產(chǎn)5000噸的消失模鑄造生產(chǎn)線;1993年,無錫建成年產(chǎn)1000噸鑄件的消失模鑄造機械化生產(chǎn)線。部分工廠采用了設(shè)備以及技術(shù),如汽車廠輕型發(fā)動機廠從引進制模成套設(shè)備和振動臺,國內(nèi)配套組成生產(chǎn)線,生產(chǎn)汽車進氣管等。2007年中國消失模鑄件產(chǎn)量已達到648kt,比1995年增長42.6倍,其產(chǎn)量和企業(yè)數(shù)量均列世界。
消失模鑄造技術(shù)適用于銅合金、鋁合金及鑄鐵合金、球墨鑄件等。在實際應(yīng)用該技術(shù)時應(yīng)注意研究鑄件的工藝結(jié)構(gòu)。一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件運用EPC技術(shù),獲得的經(jīng)濟效益好。發(fā)動機缸蓋、排氣管、進氣管、曲軸、發(fā)動機缸體、閥體、電動機殼體、變速箱殼體、輪轂、剎車盤、磨球、襯板等可采用該技術(shù)生產(chǎn)。
目前,在對消失模鑄造技術(shù)的研究上,主要集中于以下幾個方面:
①消失模鑄造缺陷形成機理以及;②發(fā)泡模具及白區(qū)制模技術(shù);③消失模鑄造CAE和原型技術(shù);④鋁鎂合金消失模鑄造機理研究;⑤消失模鑄造模樣制作過程及質(zhì)量評定;⑥涂料、涂料性能檢測儀器的以及涂料的標準化和商品化;⑦消失模鑄造成型設(shè)備的研究等。