提高柱窝性能的工艺改进

1、提高柱窝性能的工艺改进由于煤矿地质结构相当复杂， 液压支架工作时既要承受来自 顶板的垂直压力， 同时随着工作面的前移， 老顶形成的悬臂越来 越长，逐渐变弯并最终断裂， 大量矸石下落及由此产生的强大气 流又会传递给支架一个巨大的水平冲击力。 所有这些力都会通过 立柱传递到柱窝上。 如果立柱缸体强度及刚度足够大， 活塞密封 及其它部位的强度都很高， 随着顶板载荷的增加， 安全阀在超出 设定压力时不能够开启卸载，这时立柱活塞腔内压力得不到释 放，就会产生常说的“串糖葫芦”，即顶梁或底座柱窝被顶裂， 甚至穿透。 因此柱窝选材的性能要求非常苛刻， 该材料不仅要求 具有强度大和塑韧性好，还要有良好的焊接性

2、。1. 柱窝在铸造中的缺陷1.1. 气孔。 首先支架柱窝厚且厚度不均匀， 当钢从液态变成 固态时， 由于气体在金属中的溶解度随温度下降而急剧减少， 气 体向铸件较高温度方面扩散；其次，柱窝型砂中的水分（包括混 合水、结晶水、砂粒和黏土粒上附着的水），黏结剂中所含的挥 发物，都会因受热而变成气体； 金属在浇注系统和型腔的流动过 程中，由于流动不稳定，将气体卷入而生成气孔。1.2. 缩孔。缩孔是指支架柱窝在凝固过程中因补缩不良而在 最后凝固部位形成的宏观孔洞。缩孔形状不规则，孔壁粗糙，常 伴有夹杂物、气孔、裂纹等缺陷，缩孔上方或附近的铸件表面有时会出现凹陷或缩陷。1.3. 粘砂。 形成粘砂的主要原

3、因有首先型砂粒度太粗， 紧实 度低或不均匀；其次，型砂的涂料质量差，涂层厚度不均匀，涂 料剥落。浇注温度和浇注高度太高，金属液动压力大。最后金属 液中的氧化物和低熔点化合物与型砂发生造渣反应， 生成硅酸亚 铁、铁橄榄石等低熔点化合物， 降低金属液表面张力并提高其流 动性，使低熔点化合物和金属液通过毛细管作用机制渗入砂粒间 隙，并在渗透过程中，不断消蚀砂粒，使砂粒间隙扩大，导致粘 砂。2. 提高柱窝性能的工艺改进2.1. 铸造工艺改进 为了改进柱窝性能，铸造工艺上可采用消失模铸造工艺生 产，该工艺主要应控制泡沫型的精度和防止浇注过程中出现增碳 缺陷，这样才能为下道工序热处理打下良好的基础。消失模

4、铸造泡沫型采用聚苯乙烯发泡材料制成， 泡沫材料在 金属液浇入铸型过程。 先后发生泡沫塑料从固态到液态再到气态 的裂解过程，并有一部分裂解出活性炭。 金属液与高碳气氛接触， 碳渗入其中形成整体增碳。 另一部分裂解速度与金属液的上升速 度不匹配。金属液压上液态产物，快速分解产生大量的单质碳。 在高温下渗入金属液的局部，形成不均匀的增碳。根据以前消失模铸钢件成熟的浇注工艺， 确定柱窝消失模的 铸造工艺： 浇冒合一的明浇式浇注系统， 按照压差定形理论合理 配置负压场，布置抽真空开关，富氧先烧后浇的浇注工艺。制作 了适合零件浇注工艺的砂箱与泡沫烧失工装。 在零件浇注前将泡 沫型预先烧失干净，烧失率达到

5、95%以上。然后立即进行浇注， 经过以上工艺措施的实施，浇注柱窝铸钢件 6t 。经过化学分析 与光谱分析进行成分检测，成分在允许误差范围内，检验合格。 采用消失模先烧后浇工艺进行防增碳措施的浇注工艺， 必须合理 的控制负压场， 确保涂料层两侧的合理压差。 以防止出现垮箱事 故造成铸件的报废。2.2. 热处理工艺改进低合金钢的热处理强化是将钢加热到预定的温度， 保温一段 时间后充分发挥合金元素提高淬透性的作用， 控制冷却速度得到 晶粒细小的组织， 实现低合金钢高的强度和好的韧性。 现热处理 改进工艺如下：由于柱窝主要材料使用的是 ZG27SiMn通过对以下两种热处理工艺的研究后，2.2.1. 退

6、火 +调质，2.2.2. 退火 +正火，发现两种不同热处理工艺处理后的组织 均为保持马氏体位向的回火索氏体。 两种热处理工艺中， 经退火 +调质处理后的组织最为均匀、细小，品粒内部的铁素体更为短 小。从力学性能上，采用退火 +调质热处理工艺的强度、伸长率和冲击轫性都是最好的。ZG27SiMn采用退火+调质热处理工艺的 抗拉强度为980MPa屈服强度825MPa冲击功35.2J，伸长率 为12%比经退火+正火处理后的抗拉强度提高约 100Mpa屈服 强度提高约70MPa冲击功提高约12J，伸长率提高约1%通过 热处理工艺改进，其力学性能是能够满足当前高端柱窝的要求 的。2.3. 合金强化合金强化是提高柱窝铸钢性能的一种方法。钢中加入 Si、Mn Cr、Mo Ni等合金元素，可以固溶强化基体，并使CCT曲线向右移动，可以获得更加细小的珠光体组织，提高其强度。另 外，钢中加入强碳化物形成元素 Nb、V、Ti ，当形成第二相颗粒 时，则起到析出强化作用；当它们固溶到奥氏体中时，可使 CCT 曲线向右移动，细化珠光体。3. 总结： 本文通过研究柱窝制造的重要工艺过程，铸造和热处理工 艺，提出一定的改进方法。从铸造工艺改进上，采用了消失模铸 造工艺，同时提出在该工艺过程中主要需预防浇注过程中出现增 碳等工艺缺陷；从热处理工艺改进上，采用