活塞环热加工（v）.doc

活塞环热加工（v）邱复兴:活塞环热加工(v)35活塞环热iv)PistonRingHotWorking邱复兴(长沙正圆动力配件厂)(续接上期)1O5石墨漂浮石墨漂浮指球铁环坯断面上部出现局部比灰斑更深色的黑斑区,它与邻近正常银白色球铁断面交接处有明显的分界线.其金相特征:参见图8在黑斑区石墨成堆密集分布,它不是开花状,没有石墨球爆裂特征,石墨从中心辐射出来的末端大都为石墨结(或石墨团),石墨漂浮区富有含氧化物和硫化镁相.圈8石墨漂浮产生石墨漂浮的主要工艺因素:原铁水碳当量过高;孕育过量;浇铸温度偏高;稀土残留量偏高.采取对策:控制碳当量,含硅量,含碳量不宜偏高;控制孕育剂加入量;浇铸温度不宜大于1430;稀土残留量宜小于0.030%;适当加人铜或镍使球墨均布;加入微量元素有助于消除石墨漂浮.1O6球墨球径与球墨密度一般球铁环球墨密度越大,球径就越小,球化率就越高,球铁环的强度,韧性就较高;球墨密度大缩短了石墨间距,改善了球墨本身的自润滑性及吸油性;球径小对镀铬环避免了球径大易产生球墨剥落在镀层表面形成不利于镀铬的表面凹坑;一般球墨密度大不容易铸态麻白口.一般对球铁环都要求球墨密度较大,球径较小,由于球墨密度与球径的内在联系,在这方面的标准中,有的规定球径大小而不规定球墨密度;也有规定球墨密度而不规定球径大小;也有两者都作了规定,参见表l4.在表l4中ZB/TT1200789石墨分布密度图9文字表明:75个/mm为合格;图10文字表明:4O个/mm2为不合格.但笔者测定图9的石墨密度约为300个/mm;图10的为约165个/mm2.笔者认为ZB/TT1200789的临界图片9与国内外的其它标准相接近,但具体数字75个/ram不合适,应予纠正.JB/T672493虽无球墨密度标准,但用球径大小来简接反映密度,它的临界标准第二级别图3级的球墨密度约为300个/trim2?.柯茨公司只规定球墨密度应300个/mm2,对球径大小不作要求,从该公司的大量生产实践得知,KV1球径大小均50/m.KV1球璺密度标准与白口临界球数N聒有关,N临即不白口的最小球墨密度,KV1生产实践表明:N临约为300个/mm,所以KV1的球墨密度标准为300个/mm2,国内外活塞环企业对球铁环球墨密度作了推荐,大都认为5001200个/mm较优.球墨密度的增大以球径变小,球墨均匀分布为前提,否则会带来石墨偏析等不良后果.球墨密度与球径大小有内在关系,但必竟是两回事,个别情况会不符合上述关系,例如在出现少量自口时,白口附近的球墨密度不大,球径又小.表14关于球铁环球墨密度,球径大小的规定36内燃机配件2009年第3期生产实践告知:影响球墨密度,球径大小的工艺因素:(1)原铁水析出石墨的势头,球化处理时原铁水过热温度较高,过热时间较长,含碳量处在烧损状态,球墨密度较小;如配料时加入废钢较多,球墨密度较小;原铁水碳硅含量高,石墨球易粗大.(2)铁水冷却速度较慢,球径较大.随环模断面系数的增大,球径明显变大,按铁型覆砂一单体单片一单体双片一简体的顺序球径逐步变大;随着球化处理温度的提高,浇铸温度的提高,球墨密度下降,球径加大;(3)球化剂中含少量适度的稀土,球墨密度较高;球化残留元素较高,球墨密度较低;(4)采用随流孕育,多次孕育,复合孕育比一次单一冲人法孕育的球墨密度要大些,一般随着孕育剂加入量的增加,球墨密度也较大些;(5)微量元素Sb,Bi,Sn等的运用使断面系数较大的球铁环球墨密度较高,球径较小;但对断面系数较小的球铁环作用不大.对球铁环球墨密度小,球径大的对策:(1)宜采用变频炉,快速熔炼;球化处理前一般不要加入较多的碳,也不要使铁水中碳处在烧损状态;控制好原铁水碳硅含量及碳硅间的比例;(2)选用较小断面系数的环模投产;在工艺上避免过高的球化处理温度,不采用过高的浇铸温度;(3)采用含RE较低的优质球化剂,用密流球化等方法使残留球化元素含量较低;(4)孕育处理不要采用原铁水高碳当量低孕育量的方法,应适度孕育,孕育量宜为0.25%0.50%;建议采用长效高效孕育剂;(5)对断面系数较大的球铁环可使用微量元素及细化球墨材料来细化球墨,但应严格控制加入量,加强回炉料管理.107夹渣夹渣指由于铁水不纯净,包在铁水中的熔渣,低熔点化合物及氧化物造成的环坯中夹杂类缺陷,产生夹渣的主要原因是:炉料不干净;造渣不良,铁水温度低;集渣保温剂质量差或加入方法不对,扒渣不干净;碳质孕育剂质量差,粗大加入量过多;浇铸系统撇渣能力差,型砂中有较多的陶土粒,浇铸中出现断浇等.其中常见的原因是铁水温度低,扒渣不干净及浇铸系统撇渣性能差.采取对策:清洁炉料;造好渣;出铁温度符合工艺要求;出铁水前扒好渣;浇铸不问断,铁水始终充满浇口杯2/3以上,环模较高的环坯其浇铸系统要设计好阻流;注意型砂质量;出铁前不加粗大量多的碳质孕育剂;减少渣的来源是主要办法.108变形变形是我国活塞环行业术语,指造型时有两个不完全重叠的型腔,浇铸后得到的毛坯叫变形.变形环坯的径向厚度大小不匀,在环坯侧面可清楚地看到二条轮廓线.产生变形的主要原因:在造型过程中起模时的型腔和初次形成的型腔发生位置偏移.一般震压造型时震动二次左右型腔已初步形成,称它为初次型腔,起模时模样占有的空间称后形成型腔.十分明显这两个型腔合一就没有变形缺陷;如不合一则有变形.产生变形的具体原因是设备与工装.设备方面是震实活塞上下时偏摆大,此时震实力越大,震实次数越多变形就越大.模板未紧固或安装不水平;上压板回转速度太快使机身震动或上压板抬头较大;起模杆上升初期有摆动等都可以造成变形.一般环模高度小的容易变形;大的不容易变形.采取对策:加强对造型机检修,务使活塞升降时不偏摆,模板安装要水平.检查时可用新硬币放在模板上,震实45次,硬币不翻身就说明该造型机活塞升降情况良好.造型震实操作时,要用手或刮板按住砂箱,对震实力大的造型机宜适当减少震实次数.如在靠近身前的环变形,应检查上压板抬头情况,抬头3mm时应予检修;如变形量小则操作者可在变形的环模处稍多放一点型砂再压实;对环模高度较小的模板可设置较高的空心圈以减少或避免变形.自动造型机造型,其变形缺陷极少.109型漏参见87型漏及其对策.110砂眼砂眼(砂孔)指环坯内部或表面带有砂粒的孔洞.产生砂眼的主要工艺原因:(1)起模挂砂,参见83起模部分;(2)砂型表面有松散浮砂;砂型表面硬度低;(3)雨淋式浇口杯的筛孔处有毛刺砂;叠放浇口杯时用力过重,放压铁时撞动浇口杯,砂粒跌落直浇道:(4)叠箱后拖动砂型,在浇铸前铸型的运输过程中互相碰擅;造型后离开浇铸时间较长,型腔表层型砂局部跌落;(5)环坯的加工余量过小;邱复兴:活塞环热加工v)37(6)叠箱高度太大.采取对策:(1)良好起模:调整好型砂性能,温度,检修好,安装好造型设备工装,并进行班前检查工作,规范造型工艺;(2)及时刮光砂型平面或吹去砂型平面上的松散浮砂;控制砂型表面硬度;(3)做好,放好浇口杯,随用随做;放置浇口杯要用力均衡较轻压一下,压铁要一次放正,不要碰动浇口杯,如短时间之内不浇铸,浇口杯上面应加盖板,防止砂及杂物跌落其内;(4)叠型应一次叠正,叠好后砂型之间不能拖动,碰撞;铸型输送要平稳,做到先造型的先浇铸;(5)环坯的加工余量要适度;(6)控制叠箱高度,一般大环的叠箱高度较矮.111冷隔,浇不到冷隔同行业也称对火,它是环坯上有穿透或不穿透的边缘呈圆角状的缝隙,该缝隙大多位于浇口对方.冷隔缺陷进一步发展就是浇不到,同行业也称令叉叉,指环坯残缺,轮廓不完整,形成羊角样的叉叉.冷隔,浇不到产生主要原因:(1)铁水流动性差不能完整地充满铸型型腔.其常见原因有:浇铸温度低;铁水碳当量太高或硫高磷低,或氧化严重;(2)浇铸速度太慢,其常见原因有:浇铸系统设计不当,包括浇道阻流截面太小,浇道太长,直浇道或内浇道太小等;叠箱不正;有时浇包包咀被渣等堵住,浇速减慢等.(3)发生型漏而断浇或浇包少铁水等都容易造成位于上面的铸型出现冷隔或浇不到.采取对策:(1)提高浇铸温度;控制好铁水成分,减少铁水氧化程度提高铁水流动性;(2)合理设计浇冒口系统;叠箱时使直浇道对齐,浇口杯位置要放正;浇铸前扒好渣,不断浇,铁水始终充满浇口杯的2/3以上;(3)每包铁水控制好铁水量;避免型漏.在出铁温度较低时,不宜加过多的,粒度较大的孕育剂,否则形成米汤一样的铁水,使铁水流动性更加下降.112胀砂胀砂指环坯局部表面胀大,形成大规则的铁瘤或胀包.胀砂是由于砂型局部型腔的强度不够,在浇铸过程中因铁水的压力或凝固过程中析出石墨时的体积膨胀,局部型壁产生移动造成环坯表面局部胀大,其常见原因:型砂中有团块砂或因含泥量过多,型砂流动性太差;型砂混拌不均匀,回性时间短,砂型强度不均匀,主要原因常为:砂型紧实不够或紧实度不均匀.采取对策:砂处理要新陈代谢,不能一次混砂加入过多的新砂,粘结剂;型砂要泡松,柔软,为此混砂要混匀,经回性,松砂或风力送砂,其性能要控制在工艺要求范围内;造型时要加砂均匀,砂型表面硬度应在工艺要求范围内.113飞翅飞翅指环坯的下侧面上延伸出厚薄不匀的铁片,同行业也叫毛刺,毛头,披缝或飞边.其产生主要原因:上箱的下平面与下箱的上平面不完全贴合,局部出现0.31.0mm的间隙;起模局部小量硅砂(参见83起模部分).采取对策:不用挠曲砂箱;控制砂型回弹在较小范围之内,并相应在上压板制造合适的凸度,使回弹后的砂型上平面成为平面,可使上下箱分型面完全贴合;造型时均匀加砂,不宜一边多一边少,打刮刀不能用力过大使砂型平面局部凹下;良好起模,调整好型砂性能,温度,检修好安装好造型设备工装,并进行班前检查工作,规范造型工艺,砂型表面硬度应在工艺要求范围内.114热裂热裂环坯断裂处断面严重氧化,呈黑色,部位在浇口处由内圆向外圆延伸,严重时形成贯穿的径向裂纹.产生热裂的环坯材质常发生在单体单片的半可锻或可锻铸铁环坯.热裂产生原因:单体铸造活塞环毛坯热节往往在浇口部位,环坯其它部分先凝固,热节处铁水后凝固,在凝固后期出现大量枝晶并形成骨架,由于半可锻或可锻材质铸态为白口,收缩大,收缩阻力也大,此热节处还受到内浇道收缩力的影响,这两个力方向相向,其合力超过已凝固的枝晶强度极限时,枝晶骨架被拉裂,裂后无法得到铁水补充,处在高温下,裂缝处氧化为黑色.采取措施:把浇铸系统与环坯看作个整体,为减少热节作用,铸态自口环坯宜采用单体双片铸造,并且内浇道高度必需控制,其高度不宜大于环模高38内燃机配件2009年第3期的45%,内浇口越高,内浇口处热节越大,热裂的机率就越大;内浇道设计得短而集渣包又大,会促进热裂形成,故内浇道应有一定的长度;生产实践表明:化学成分中硫高,硅高,碳低易热裂,为此应控制铁水的化学成分;适当延长浇铸到落砂的时间,对减少热裂有所帮助.115简述活塞环铸造的安全生产安全生产要执行预防为主,加强教育的方针,每个职工要遵守操作规程和各种安全制度,爱护和使用好安全器材,正确使用防护用品,开好安全事故分析会.根据我国活塞环行业铸造车间安全方面的经验应注意下列几点:(1)熔炼.防止熔炉地面有集水或太潮湿,否则一旦炉子漏铁水或倾炉开关失灵造成铁水覆盖有水处会引起爆炸;炉料中不能有封闭容器,否则在升温过程中封闭容器在炉内爆炸;熔炼时要防止搭棚,要避免冻炉事故;感应炉筑炉应连续筑紧,不能分层,按工艺烘炉,未烘好不能生产.(2)浇注.没有烘干,包衬过薄,包嘴不良,挂钩或手把不牢靠,浇包重心高于转轴的浇包不能使用;铁水运输过程中要关好浇包保险,打开保险时另一手要抓住旋转手柄.浇包升降时要注意铁水包的跳动,跳动厉害时可能使保险跳开造成整包铁水翻落地上;浇包中铁水不能太满;浇注工行走的地面要平坦无阻,地面无铁粒;两人同抬一浇包要动作一致,互相配合.(3)造型.压实时手不要放在上压板与模板之间,尤其在两人埽作一台造型机要相互配合,不要压了手;清洗造型机时一定要注意压实保险,洗造型机下了保险而触动压实手柄使压实缸飞起来容易出事.(4)混砂.清理混砂机时最好下了保险丝,混砂机前挂牌正在清理,严禁开动,操作人再进入混砂机,以免有人误触动开关而伤人.(5)磨毛刺.砂轮安装前要检查有无裂纹,做动平衡试验,不符合要求的不能使用;要调节好砂轮与托板的间距;砂轮出现明显构槽应修平再用;人站(坐)的位置宜与砂轮成30夹角,人的头部应避开砂轮旋转面;禁止两人共一个砂轮磨削工件.上述同行业都有血的教训,一定要重视,在铸造车间用电安全,行车运行安全,防止中暑和矽尘的危害都是十分重要的.请对从事活塞环铸造生产多年的技工,炉长,造型班长,现场工艺员,活塞环铸造技术人员对文提出宝贵意见;笔者建议有兴趣的话,自己测试下面的试题,如感到有困难,笔者认为有必要请这方面的专家讲课指导,以提高技术水平.(全文完)耋T,塞第六届第一次理事会在浙江召开中国汽车业协会车用轴瓦委员会罔一一甲A.H川(本刊讯)中国内燃机工业协会轴瓦分会,中国汽车工业协会车用轴瓦委员会第六届第一次理事会于2009年4月9日在浙江省嘉善县召开.会议由中国内燃机工业协会轴瓦分会副理事长真伯强先生主持,中内协轴瓦分会和中汽协车用轴瓦委员会理事单位33名代表参