日本某精密铸造工艺的质量控制

日本某精密铸造工艺的质量控制

该公司是日本明治重量学会（m、h、v）生产的高质量铸铁，包括平台（图1）、7吨（图2）、18吨（图3）等大规模精密铸造材料。ht200、ht200和ht30。轮廓尺寸分别为130m305mm665mm。110mm13635mm2300mm；15200mm150m150mm。浇注质量分别为125.8t(分三节铸造);83.4t(分两节铸造);24.5t;最小壁厚20mm,最大壁厚130mm,产品按日本标准验收,对尺寸精度、外观品质、内部清洁度、冶金品质要求严格,并且进行超声波探伤,要求无铸造缺陷。1u2004标准验收(1)铸件品质要求按日本DK30M0093-202-01技术要求及JISG5501灰铸铁力学性能标准;表面粗糙度按JISB0601标准,要求达到140S;主要壁厚公差≤±5mm,公差标准按JISB0407标准验收。(2)铸件结构复杂,十八缸体主轴瓦口10-500mm/650mm×240mm×124mm;主油道⌀105mm×5000mm,纵贯铸件全长,形成一个长热节;铸件上加工孔、椭圆毛坯孔、方门多;肋板多而纵横交错见图3。台板铸件壁厚相差大,内腔空间大,最大的内腔部位需要制作一个尺寸为3290mm×1250mm×2560mm的大芯子,而且型内还有6～8个⌀154mm×2117mm的长型螺纹丝孔,生产过程中,易产生裂纹和粘砂。(3)造型困难,由于七缸由三缸、四缸组成,台板铸件由3节组成,造型时保持外观尺寸精度很困难;而且铸件衔接紧密,造型不能有拔摸斜度。2制造工艺的控制2.1外包的造型对于外型复杂和不能有拔摸斜度的铸件,采用抽摸造型的方法,外型部分作成活块。抽摸造型在大型铸件上应用难度较大,为了保证木模品质,采用经红外线干燥的优质红松与20mm厚的胶合板制成。2.2芯骨和芯骨的设计采用冷硬呋喃树脂砂造型、制芯。在型砂中加入氧化铁粉,并在型、芯表面刷锆英粉醇基快干涂料,涂料厚度0.5mm,作打磨处理,以保证表面光洁度。为了保证3290mm×1250mm×2560mm大芯子的品质,先用⌀120mm的钢管焊一底座,采用立着方向填砂,在填砂过程中,再放些小芯铁,以增加芯子的强度。对长形螺丝孔芯子设计专用芯骨,保证芯骨周围的吃砂量和芯子的强度,通过芯骨将砂子受热时产生的气体顺畅地排到芯外。十八缸体铸件外形及内腔由60个砂芯组成,采用型板组芯造型方法。2.3注射系统和示例2.3.1浇注系统及压力头系统浇注系统的设计原则是:①铁液大流量快速平稳充满铸型;②铸型内铁液按均衡凝固的原则;③浇注系统有撇渣功能;④具有较高的压力头。浇注系统由浇口杯、直浇口(2个)、横浇口(4个)、分直浇口(4个)、过道横浇口(2个)、内浇口(20个)组成一个大流量半封闭式底返矩形浇注系统体系,浇注系统由耐火砖管组成。2.3.2灌溉系统的计算(1)浇注时间的确定浇冒口质量按铸件毛重的18%估算;铁液消耗总质量:G=铸件毛重+浇冒口质量=24500+24500×18%=28910(kg)。取G=29000kg浇注时间的计算:t=S1·δG−−−√3=1.5×20×2900−−−−−−−−√3=95.9(s)δG3=1.5×20×29003=95.9(s),取80s。式中t——浇注时间,s;S1——系数;δ——铸件最小壁厚,mm;G——铁液消耗总质量,kg。(2)铸件压力值Hp=H0-P2/(2C)=272-1452/2×175=211.9(cm)式中Hp——平均压力头,cm;H0——浇口杯水平面至内浇口距离,cm;P——内浇口至铸件最高点距离,cm;C——铸件在铸型内总高度,cm。(3)f分直—浇注系统最小总截面积计算∑F分直=G/(0.31⋅t⋅μ⋅Hp−−−√)=2900/(0.31×80×0.4×212−−−√)=200.7(cm2)∑F分直=G/(0.31⋅t⋅μ⋅Ηp)=2900/(0.31×80×0.4×212)=200.7(cm2)式中∑F分直——浇注系统阻流总截面积,cm2。(4)系统单元的注入取∑F分直∶∑F直∶∑F内∶∑F过横∶∑F横=1∶1.12∶1.25∶2.07∶2.252.4隧道和气隧道的设计2.4.1补缩冒口的设置设计原则:强化对铸件液态收缩的补给能力。在铸件浇注位置的最高处,设置两排缩颈补缩冒口:20-⌀180mm/⌀100mm×650mm。2.4.2气冒口截面积为加大铸型整体排气能力,在主轴瓦口,安放“三指形”出气冒口:与铸件接触处的截面积10-60mm×30mm。冒口与浇口总断面积比:∑F冒∶∑F阻流=8.7∶1。2.5大多数材料的质量控制为了使铸件均衡凝固,对铸件厚大部分采用强制冷却方法,四缸铸件采用石墨冷铁进行强制冷却。2.6其他扣箱前,各部分经卡板检验后方可扣箱。为了防止涨箱,除螺栓紧固砂箱外,还采用三道压梁捆绑砂箱。3生产条件和技术要求3.1dv4光谱分析使用一台20t无芯工频感应电炉,一台10t冲天炉,二台20t和一台10t铁液包,一台美国进口DV4光谱分析仪,二台PY45型数字温度计。3.2化学成分材质为HT200、HT250、HT300,化学成分见表1。单铸试棒为⌀30mm×500mm,附铸试棒为⌀30mm×300mm。4研磨工艺的控制4.1铁t计算(1)HT200生铁占45%,废钢占30%,回炉铁占25%。(2)HT250生铁占40%,废钢占40%,回炉铁占20%。(3)HT300生铁占35%,废钢占50%,回炉铁占15%。采用电炉、冲天炉双联熔炼。4.2铁液成分测定铁液熔化温度达到1450℃时,每炉分别制取化学成分分析和光谱分析试样,测定铁液C、Si、Mn、P、S等元素的含量。两种测试结果进行比较,来保证铁液成分的可靠性,使炉前和炉后各主要元素含量测试偏差控制在≤±0.05%范围内。电炉铁液升温至1500℃以上,当原铁液含C低时,用石墨增碳,吸收率为40%～44%。4.3包铁液阶段,其充放电量为2080mmfesi65,在出铁液时,随流加入粒度8～10mmFeSi75孕育剂0.3%,加入时间为出铁时间的80%～90%。铁液处理后,每包铁液加入块度为60～80mmFeSi75孕育剂0.1%。浇注时加入粒度为0.5～2mm硅钡合金孕育剂0.1%。5砂箱内防火剂设置浇口杯上配有浇口塞装置,该装置与型内指示装置配套使用,指示装置是在砂型内侧面靠近分型面A处,埋设两导线,一端露于型内,另一端沿砂箱内壁由分型面引出,外接电源指示灯,当铁液到达此处,指示灯亮。A处的距离根据浇口杯的大小确定,当铁液充满浇口杯时,起动双头浇口塞,浇注时铁液始终充满浇口杯。6台板、七缸零件自1995年以来,为日本三菱重工株式会社生产两套6件台板铸件、13套七缸铸件,28件十八缸体铸