800mw钢800mw级长丝级柱冷芯盒铸造工艺

800mw钢800mw级长丝级柱冷芯盒铸造工艺

1u2004铸件技术要求840个家庭是一辆6n系列的天然气发动机。结构为一个盆形，轮廓尺寸为268mm177mm128mm，质量为22.2kg。主缸壁的厚度为5mm，部分薄面位于喷嘴和开口之间，仅为3.5mm。要求其材料牌号为RuT300,蠕化率大于30%,珠光体体积分数10%~40%,碳化物体积分数低于1%,试棒硬度170~240HB,底面进、排气道间硬度大于170HB。铸件内外表面不允许有粘砂、披缝、残留砂坭等,水腔允许存在少量披缝,但不得超过水流通流截面的1/5。粗糙度要求小于Rz80,清洁度小于800mg。2雕塑工艺设计2.1凝固过程的模型模拟分析缸盖螺栓孔、挺杆孔、油嘴孔等部位壁厚都在20mm以上,这些位置往往因为热节厚大、凝固较慢,在凝固后期形成孤立液相区,容易产生缩松。因此有必要在工艺设计前,对铸件的热节情况进行模拟分析,判断是否需要采取补缩或其它措施。图1是铸件凝固过程的模拟结果,由图1可见,螺栓孔及缸盖中央油嘴孔的部位温度较高,并且油嘴孔位置是铸件最后凝固的部位,如果浇注系统设计时不采取有效措施,容易在孔加工完成后发生泄漏。因此,在工艺设计时,将油嘴孔设计成毛坯孔。2.2取平浇的方式由于缸盖进、排气面可供布置排气的面积有限,并且大多不处于最高面,因此,为保证浇注时气体的排出,采取平浇的方式。浇注系统采用压边冒口进铁液[2~4],一箱浇注4件,铁液通过扁条形的上爬浇道进入压边冒口,进而充满型腔。由于上爬浇道具有挡渣的作用,因此不设计过滤网。内浇道与冒口设计在外模上型,上爬浇道设计在盖板芯上。浇注系统的浇口比为ΣF直:ΣF横:ΣF内=2:2.3:1,具体的铸造工艺如图2所示。2.3砂芯组合芯的制作芯盒起模斜度1~1.5°,分芯负数0.2mm,预留涂料层厚度0.25mm;铸件面加工余量4mm,孔加工余量2.5~3mm,铸造圆角R3~5;外模起模斜度1~2°;砂芯配合间隙0.3~0.5mm,下水套、气道芯头均设计为如图3所示的台阶定位方式,台阶另一侧的芯头部分与底座芯之间设置1mm的落砂间隙;上水套芯头设计为合箱时伸入盖板芯5mm的形式,伸入部分斜度为2°,芯头与盖板间的间隙为0.5mm,如图4所示。水套芯与油嘴孔芯由于浇注时受到高温铁液冲击较大,为避免发生断裂,使用热芯盒制芯。考虑到生产效率、表面外观质量、砂芯变形等因素,其余的砂芯均使用冷芯盒制芯。此外,进、排气道砂芯生产时,需加入一定量的防脉纹剂,防止气道内出现脉纹,并且气道砂芯需额外浸涂醇基石墨粉涂料,防止气道内粘砂。在组芯前,先使用手枪钻在上水套较厚大部位上方的芯头钻气眼,钻头孔径3~4mm,便于浇注时更好地排气。再在底座芯相应位置涂上胶水,再依次将下水套芯、进/排气道芯、补砂芯、油嘴孔芯、上水套芯落入底座芯内。组合芯采用整体浸涂工艺,这样可以减少水腔披缝以及砂眼废品。将上述组合后的砂芯以及盖板芯内表面浸涂水基涂料后,通过烘干炉烘干,并在上水套芯头贴封火石棉片,可有效避免芯头“走铁液”的现象,最后用风嘴吹净内腔浮砂、杂物,将盖板芯盖在吹净后的组合底座芯上,如图5、图6所示。使用HWS静压造型线,砂箱尺寸为1300mm×900mm×700mm,造型后使用C型硬度计测量硬度,要求砂型水平面硬度达到60,垂直面硬度达到40。排气由钻气眼机钻穿,再经人工扎穿,保证排气通道畅通,合箱后用吸管吸净浇口杯内的浮砂。2.4出铁、基层、下锚点总孕育量w、p、p1.利用ABP中频电炉熔炼,通过电子加配料系统控制料车进行加料,升温至1530℃后断电,调整炉内成分,调整后使用C-Si热分析仪及光谱仪进行化学成分检测,成分控制为:w(C)3.8%±0.05%,w(Si)2.15%±0.05%,w(Mn)0.45%±0.05%,w(P)≤0.06%,w(S)≤0.03%,同时浇注三角试块检查白口宽度。铁液成分及出铁温度合格后安排出铁,出铁温度1455℃,出铁时进行随流孕育和引爆法蠕化[5~6],使用75SiFe孕育剂,出铁时孕育量为0.2%~0.3%,倒包浇注前进行二次孕育,孕育量为0.4%,确保总孕育量为0.6%~0.7%。蠕化剂使用REMg和RE,加入量分别为0.2%±0.05%和0.3%±0.05%。扒渣后使用三角试块检查白口宽度,宽度控制在3~5mm,同时进行炉前金相及光谱检测,使用HWS浇注机进行浇注,浇注温度要求1415±10℃,每包铁液浇注8箱,浇注时间18±2s,每包的浇注时间必须控制在8min以内,防止最后几箱铁液衰退严重。2.5退火及保温退火工艺铸件开箱后由机械手夹至托盘,随轨道附带浇冒口一同送入退火炉利用余热进行保温退火,然后依次经过振砂、去浇冒口、震击、抛丸、磨削、细修、二次抛丸、精修、震击、吹灰、防锈工序,最后入库。3低血压裂注后断芯缺陷分析在样件试制阶段曾出现气道穿现象,如图7所示。通过对报废铸件解剖,发现该处气道下方的下水套芯头断裂后上浮,导致气道穿现象,分析认为,该处芯头较细长,起模时经常出现芯头不完整现象,导致下水套配芯时轻微摆动,浇注时断裂,断芯位置如图8所示。因此,在侧面的出砂孔增加了与底座芯之间的方形定位(如图9),要求垂直方向无间隙,两侧间隙0.3mm,最终使该问题得到有效解决。4u2004表面粗糙度通过采取上述工艺方案,铸件内外表面清洁、无披缝、粘砂、气孔、裂纹等问题,表面粗糙度小于Rz100,气道粗糙度小于Rz80;铸件蠕化率为55%~75%,试棒抗拉强度为380~430MPa,缸盖进、排气道间底面硬度为180~195HB,珠光体体积分数为20%~40%。各项指标均满足客户要求。5铸造间的定位和布置(1)在工艺设计前,有必要先对铸件进行模拟分析,在设计时间充足的情况下,建议浇注系统设计完成后进行充型和凝固的模拟,检查流动场及温度场是否设计合理。(2)砂芯之间的定位至关重要,按目前的模具制作水平,放置0.3mm间隙即可,尽量不超过0.5mm,否则间隙过大尺寸较难保证。(3)对于缸盖,平浇比竖浇更易于排气,但对于体积较小的缸盖,出品率与生产效率会有所下降,在不考虑砂箱大