齿轮类铸钢件裂纹的分析及预防.doc

齿轮类铸钢件裂纹的分析及预防目前我公司在铸钢件齿轮的生产过程中，有相当大比例的齿轮在粗加工或半精加工时发现有不同程度的裂纹，类型有铸造热裂纹、冷裂纹及热处理裂纹，造成非常高的铸件报废或返修费用，极大的影响了产品的工期。本次主要研究内容：从理论上进行分析研究目前公司此类产品出现裂纹的原因，找出裂纹产生的各种因素，通过综合比较，确定裂纹产生的原因，并采取一定的工艺措施减少裂纹产生。目前裂纹主要分为热裂和冷裂纹及热处理裂纹。热裂纹主要集中在齿轮轴孔，冷裂主要表现在幅板，热处理裂纹主要体现在齿轮外圆上。热裂是铸钢件常见的缺陷之一。热裂是在钢的固相线附近的温度下形成的，故热裂逢内部金属表面在高温下被空气中的氧所氧化，呈氧化铁的黑褐色。又由于热烈总是沿晶界裂开的，故在外观上总是呈弯弯曲曲的形状。从传统的铸造工艺实现铸件同时凝固，浇注系统内浇道从铸件薄处，将金属液分散引入型腔，并使它从薄处流向厚处，铸件就不容易产生热裂，但同时凝固易使铸件产生缩松缺陷。实现铸件顺序凝固，特别是强烈的顺序凝固，例如浇注系统的设置使金属液集中从冒口或经过冒口从铸件厚处流向细薄处，则会显著增大热裂倾向性。铸件虽致密，不易产生缩孔缩松，但会使热裂严重。实现弱顺序凝固，即利用浇注系统设置使金属液从铸件薄处分散引入型腔，最后进入冒口，再在冒口中补浇或点浇冒口等措施补救冒口金属液温度低的问题，就有利于防止缩孔缩松，又避免热裂。根据以上理论分析攻关小组采取的主要措施是首先对铸造工艺进行工艺革新，原来的齿轮铸造工艺多采用从齿轮轮毂底部设计2道底翻浇道，在轮缘上端面再设计4道浇道，这样设计的好处是浇注时钢水能从齿轮铸件厚处流向细薄处，铸件很致密，不易产生缩孔缩松，但由于底翻2道浇注系统都集中在轮毂附近，导致轮毂附近钢水的温度过高，与幅板和轮缘温差过大导致热应力过大，超过钢水凝固时晶粒之间的强度而产生裂纹。特别是浇注时如果浇注温度过高，则产生的热应力更大，会使热裂严重。因此攻关小组重新设计的铸造工艺浇注系统改为阶梯式为：在轮毂底部开设1道浇道，在轮缘底部开设1道，在轮缘中部开设1道，在轮缘上端开设3道，并在轮毂部位设置冷铁。这样设置的好处是避免轮毂部位温度过高，减少热应力。制芯时采取外快干内70砂的模式减少收缩阻碍，避免应力集中。另外通过煤气发生炉烤包，提高烘烤效果，降低浇注温度，冶炼时采用老三段冶炼工艺，保证钢水质量，严格的遵守退火、正火工艺，使齿轮的组织细化，为后续工作做好准备。其次在热处理加热及冷却过程中的不当操作也会产生裂纹，针对这一点我们在今年的齿轮热处理上采取了许多措施，防止产生裂纹。其次，齿轮在后期的调质过程中，在炉内加热时，大型齿轮必须保证升温速度的控制，禁止过快，或者采用阶梯升温的方法，降低齿轮内外温度的差距，减小应力；在冷却时，采用冷却速度较快的淬火介质时，充分保证预冷，使尖楞尖角部位首先转变为屈氏体组织，防止转变为马氏体增大产生裂纹的几率。最后，重视粗加工时产品的表面质量，在齿轮存在截面尺寸差距较大时，加工成较大的圆角、斜角，或者一些细小部位保留在热处理完后再成活。在经过以铸造