缸体铸件材料缩松缺陷的解决及硬度的改善[权威资料]

缸体铸件材料缩松缺陷的解决及硬度的改善 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 摘要： 针对 Perkins4100 缸体铸件的厚大部位存在缩陷、铸件本体硬度偏低（ HB 170190 ）等质量问题，通过对原材料进行控制和优化选择，加强双联熔炼铁液质量的控制，调整优化熔炼工艺（调整 C、 Si量，优化 Cr-Cu-Sn合金加入量，调整浇注温度，改进炉前孕育工艺），采用炉前快速检测技术，加强铸件本体质量检测等措施使 Perkins4100缸体铸件硬度满足了要求，解决 了厚大部位的缩松缺陷。 Abstract： Aiming at shrinkage， low casting body hardness （ HB 170-190） and other quality problems in thick part of Perkins4100 cylinder casting， through the control and optimized selection of raw materials， strengthening the control of the duplex melting liquid iron quality， adjusting and optimize smelting process （ adjusting C， Si content， optimizing Cr-Cu-Sn alloy amount， adjusting the pouring temperature， improving blast furnace inoculation process）， adopting front furnace rapid detection technology， strengthening the quality of the casting body detection and other measures to make Perkins4100 cylinder block casting hardnessto meet the requirements， and solve shrinkage defects of thick parts. 关键词： 缩松缺陷；硬度偏低；工艺调整；质量控制 Key words： shrinkage defects； hardness low；process adjustments； qquality control TG40 A 1006-4311（ 2013） 09-0032-02 1 铸件简介 Perkins4100 发动机气缸体材料牌号为 HT250，铸件如图 1 所示，本体检测点（顶面二、三缸之间，瓦口，端面）硬度要求大于 187HB，金相组织要求：允许有少量的其他形态石墨存在，石墨为 A 型，磷共晶 +碳化物 2% ，珠光体含量98% ，石墨长度级别为 4-5 级，我们发现 了实验中好多问题，主要是在对有缺陷的缸体本体解剖检验和日常质量检验过程中发现的： 石墨形态为粗片状 A 型石墨 3 4 级（见图 2）。铸件本体组织粗大，基体组织中铁素体含量较高，局部高于30%，一般大于 5%（见图 3）； 铸件本体（瓦口、端面）硬度偏低（ 170190HB ）； 铸件左侧面刀形台厚大部位存在缩陷。 以上问题综合分析认为：铸件左侧面刀型台厚大部位存在缩陷主要是由于铸件 C 含量偏低所致，通过对大量缩陷和非缩陷铸件取样进行化学分析对比发现，非缩陷铸件的 C含量都在 3.20%以上，而缩陷铸件的 C 含量都低于 3.20%，通过对本体硬度偏低铸件取样进行化学成分分析发现，铸件本体硬度偏低又和碳当量偏高有关，瓦口、端面硬度偏低铸件的碳当量一般都大于 4.0%。由于 Perkins4100 缸体铸件结构特殊性所决定的，铸件本体厚大部位的存在，导致本体厚大部位组织粗大，其壁厚非常不均匀，并且厚大部位较多，实际生产过程中既不能使铸件厚大部位出现缩陷废品，石墨形态不好，基体组织中铁素体含量较高，又要保证铸件本体硬度合格，铸件本身对碳当量的要求存在矛盾。这两种废品类型的存在，导致缸体铸件废品率达到 4%左右。为此，采取了以下改进措施。 2 采取措施 2.1 加强熔炼用原材料的质量控制 焦炭、生铁、废钢、孕育剂、铁合金等质量的变化，熔炼用材料的质量对铸件化学成分稳定和铸件性能影响较大。为了兼顾熔炼成本，提高熔炼材料的质量，对铸件的化学成分和铸件性能产生有利影响，采取了下列措施： 稳定熔炼材料的供货渠道，不轻易更换供货商。 冲天炉补加高碳铬铁和炉前铁液添加铬锰硅粉的联合处理方法，比原采用金属铬作为合金添加剂，成本较低。 现使用单一的普通 A3钢和汽车厂冲压的边角余料的打包废钢，原使用废钢大多为回收的散废钢，成分混杂，锈蚀严重。 原使用二级铸造焦炭改为使用铸造型焦，主要是为了提高冲天炉铁液的温度和含碳量。 熔炼材料质量的提高和稳定，可以稳定铁液化学成分、改善铁液孕育效果、提高铸件材料性能，减少了熔炼铁液中杂质和微量元素的影响，对它们的性能起到了至关重要的作用。 2.2 提高双联熔炼铁液的熔炼质量 所谓优质铁液是指铁液成分合格、波动小，增碳率高的铁液。重视冲天炉铁液的熔炼环节，使冲天炉能提供优质铁液，采用冲 天炉 电炉双联熔炼工艺熔炼铸铁，是提高铸件材料性能防止铸件产生缩陷的基本保证。 采用具有两排大间距的 7t/h 水冷冲天炉熔炼铸铁，针对冲天炉铁液成分波动大、铁液含碳量低、元素烧损大的原因。配合使用铸造型焦，铁液化学成分稳定，铁液增碳率提高 15%，出铁温度由原来 1450 1480 提高到 1500 以上，Si、 Mn元素烧损减少 5%。冲天炉原铁液熔炼质量的提高，特别是铁液含碳量的提高，在冲天炉配料比例中，使铸件材质性能得到相应提高，废钢比例由原来的 30% 35%提高到35% 40%，增加了废钢的使用量。 2.3 熔炼工艺的改进 2.3.1 碳、硅含量的调整 在化学成分控制上，采用较高的碳当量，对于缸体、缸盖这样复杂的薄壁铸件（一般 CE=3.9% 4.1%），并辅之以合金化，不易产生缩孔和缩松，铸造性能好，白口倾向小。在较高碳当量、较低的硅量的情况下，防止硅增加铁素体、粗化珠光体、中和合金元素作用，添加合金后能获得最好的强度和断面均匀性 1。 灰铁中对铸造性能、金相组织和力学性能影响很大的两个元素是 C 和 Si。 C、 Si 降低可减少石墨数量、细化石墨， C、 Si提高促使石墨片变粗 、数量增多、强度和硬度下降。增加初生奥氏体枝晶数量，也可以提高材料的力学性能，提高铁液接受孕育的能力。但是 C、 Si降低会导致铸造性能变差，铸件易产生缩松、冷隔、裂纹等铸造缺陷。铸件断面敏感性增大，铸件的内应力增加 1。 以前原铁液和铸件 C、 Si含量（质量分数）分别为：3.20% 3.30%C、 1.80% 1.90%Si 和 3.20% 3.30%C、2.00% 2.20%Si；调整后分别为： 3.25% 3.35%C、 1.55%1.65%Si 和 3.25% 3.35%C、 1.80% 1.95%Si。 缸体铸件的金相组织中石墨形态和片长得到了明显改善，改进后的基本成分经过多次生产验证，厚大部位铁素体组织下降，并没有增加其他任何铸造缺陷，铸件硬度得到提高。 2.3.2 降低浇注温度 为防止缸体铸件左侧面刀形台厚大部位产生缩松，需要降低浇注温度， Perkins4100 低浇注温度有利于细化铸件组织，提高铸件材料性能，温度由原 1400 1430 调整为1390 1415 。 2.3.3 炉前孕育工艺改进 铸铁孕育处理所用的孕育剂，能改善灰铸铁的力学性能，对许多物理性能也有明 显的影响，加入量很少，而对其显微组织的影响却很大，铸件的收缩减少、加工性能改善、残余应力减少，孕育良好的铸铁流动性较好 2。 但是，铁液经孕育处理后，其作用只能保持很短时间，随着时间的推移，孕育的作用会逐渐 “ 衰退 ” 。采用不同的孕育剂，衰退的速率可以有所不同 2。 硅钡比硅铁抗衰退能力强，且有更强的增加共晶团数和改善断面均匀性的能力。 原炉前孕育剂加入方法：孕育剂烧损大，易氧化，用铁铲随出铁流加入，方法简单；在浇包内易浮起，与渣混在一起，孕育时间不固定，孕育剂耗用量大，降低孕 育作用。改进后将孕育剂放在专用漏斗内，在出铁液时随流均匀加入，孕育剂氧化减轻、浪费少，铁液孕育效果显著提高，孕育时间占整个出铁时间的 70%以上，金相组织显示，石墨形态得到明显改善，石墨形状变得细小、均匀。 2.4 应用炉前快速检测仪器控制铁液熔炼质量 用光谱分析仪快速测定 C、 Si、 Mn、 P、 S、 Cu、 Cr、 Sn等元素的含量；用红外碳硫分析仪快速测定 C 和 S 的含量；采用 NSP550 热分析仪快速测定 C 和 Si的含量。 2.5 加强铸件本体材质的质量检测 对每批次 Perkins4100 缸体进行本体硬度检测，除了常规试棒的化学成分、金相组织、力学性能理化检测外，同时从缸体端面和瓦口位置解剖样块进行金相组织和硬度检测。 其本体金相组织为石墨为 A 型，片长 4 级，基体组织中珠光体含量大于 98%（见表 1 和图 4、 5）。根据检测结果调整工艺措施。 3 结论 通过采取以上措施解决了 Perkins4100 缸体铸件左侧面刀形台厚大部位存在缩陷和本体硬度偏低的质量问题。 改进后， Perkins4100 缸体铸件的废品率达到 1%左右，取得了显著的经济效益。 参考文献： 1陶令桓 .铸造手册（铸铁）北京：机械工业出版社， 1997： 203 224. 2铸件三维热应力及热裂倾向及铸造残余应力预测的研究 J.机电产品开发与创新， 2001（ 04） . 3吴华青 .薄壁复杂型铸件气密性检测设备 J.中小企业管理与科技（上旬刊）， 2010（ 08） . 阅读相关文档 :液压系统故障诊断技术 价值工程在建筑工程项目施工方案优选中的应用 振动测速法在潜油电泵机组性能测试中的应用 基于物联网技术的物流信息系统集成研究 基于农校对 接的鲜活农产品冷链物流体系构建研究 徐州阚山电厂一期 #2 机组 A335P92 钢焊接技术 我国物流高成本运营的制度因素分析与创新研究 知识网络下的集群企业创新绩效研究 “ 观点类 ” 材料作文写作指津 期货