zg120件升降凸轮轴铸造工艺

zg120件升降凸轮轴铸造工艺

提升辊是我国厚板工程的重要部件，用于缓慢进入寒冷地板。120个冷却地板需要使用。图1显示了旋转结构。材料：zg310-570，重量：150kg。铸件不得有夹砂、裂纹、气孔等铸造缺陷。1冒口及其缺陷原工艺是分模造型,沿辐板横向将模样分成两部分,辐板上部筋板和轮毂部分在上箱,剩余部分在下箱,按常规一般轮类铸件设置冒口,轮缘处设置腰暗冒口4个,中间轮毂处放暗冒口1个,如图2所示。生产中出现以下问题。(1)冒口较多,造型操作麻烦,生产率较低。(2)造型开箱时,上箱塌箱严重,导致修型工作量较大。并且由于上下箱都有活,合箱时造成偏箱的较多。(3)由于冒口较多,下芯合箱操作过程中,进入型腔的散砂较多,铸件形成夹砂缺陷较严重。(4)冒口凝固较晚,钢液对砂型热作用时间相对较长,导致辐板轮毂与筋的交接处粘砂严重,铸件表面质量较差,并且常出现裂纹。(5)清砂、气割冒口的工作量大,铸件表面质量差。(6)铸件工艺出品率较低,仅为47%。2工艺改进2.1上盖芯设计及定位(1)由于铸件批量较大,我们确定采用整体模样、下芯子的工艺,这样整个铸件都在下箱,不会造成偏箱现象。造型操作方便。模样结构如图3所示,上部采用1#盖芯,轴孔采用2#中芯。为防止下偏芯子导致上下筋对不齐、错位,上盖芯设置定位结构。(2)将2#中芯从辐板中间往上挖补贴,如图4a所示,这样就能保证从轮毂往轮缘处的补缩通道畅通,中间放1个冒口就能对外圆轮缘进行补缩,原来轮缘处的4个冒口就可以去掉,工艺出品率大大提高。(3)上盖芯结构如图4b所示。模样和芯盒缩尺为径向1.8%,其余2.0%,分型负数取1.5mm。2.2芯子表面砂胶砂合理选用型砂,兼顾表面粗糙度与解决清砂难问题,即与钢液接触的筋板处、凸台周围,由于受钢液的热作用时间较长,在芯子表面采用耐高温的铬铁矿砂,这种砂具有很高的耐火度,防止铸件粘砂,保证铸件光洁,但这种砂价格较高,为了节约成本,只可采用薄薄的一层,厚度约8～10mm,芯子内层采用高温下能自动分解、易溃散的低价人工粉碎的石灰石砂,以利于清砂;砂型型腔采用石英砂,刷锆英粉涂料一遍。2.3改进后齿轮铸造工艺确定(1)设置合理的浇冒口系统,需要精确计算出铸件的热节,在热节处放置适当的冒口,在冒口下增设补贴,保证冒口形成顺序凝固,获得致密铸件。根据计算和经验,制定初始工艺方案,并采用华铸CAE铸造仿真模拟软件,按初始工艺进行仿真凝固模拟、分析和论证,掌握温度场和流动场的变化规律,以此调整冒口和浇口的大小和数量,优化铸造工艺,保证铸件的顺序凝固和金属液的有效补缩,保证获得无缩孔、无缩松、组织致密的升降滚轮铸件。最终确定浇冒口工艺如图5,采用圆形保温暗冒口1个,高度180mm,浇注系统采用从轮缘上部沿切线方向注入。直浇道采用直径⌀60mm耐火砖管,横浇道、内浇道做成一体采用木模专门做出,保证开放式浇注系统。(2)由于铸件批量较大,为了更好的提高工作效率,设计了专用浇注系统,将内浇道直接固定在模样上,做出横浇道模样,根据工艺模样大小,设计出合理的砂箱,一箱制作4件滚轮砂型。这样造型时就节省了设置浇口的时间,降低造型时型砂的使用量,制作成本明显降低。改进后滚轮铸造工艺如图5所示。(3)铸造仿真模拟验证。针对以上工艺方案,应用华铸CAE模拟凝固软件进行仿真凝固模拟验证,从模拟凝固结果图6可以看出,铸件组织致密,无缩孔、缩松等缺陷发生。3其他工艺(1)发挥钢液主流系统的作用采用变质处理及钢包底吹氩技术严格控制钢液质量,减少钢液中气体及有害元素含量。冶炼时成分按中限控制,炉前脱氧,在包内采用稀土硅进行孕育变质处理,出钢温度控制在1570℃～1590℃。(2)合箱浇注合箱前做到五检查:①出气孔是否畅通(冒口、芯头、芯座);②尺寸形状是否符合图纸;③浇冒口系统内和型腔内是否干净;④芯头、芯座间隙是否填严,防止钢液钻入或跑火;⑤合箱卡子紧好后,分型面是否合严,以防跑火。放箱的地面要平整,划出十字出气道。浇口杯一定要用直径为⌀80mm的耐火材料制的漏斗,不许用砂质浇口杯。浇注时及时引火,并采取防跑火措施。控制浇注温度和浇注速度,增加钢液的补缩能力,保证铸件组织致密。①浇注原则,大流快浇;②钢包采用底注式浇包,不许用新砌的钢包;③钢包烘干,必须保持干燥,烘包温度要保证在700℃以上;④钢液在包内镇静时间大于7min,以便杂质上浮;⑤浇注温度:1520～1535℃,用热电偶测温仪测温。(3)夏季210h根据生产经验,参照理论保温曲线,确定浇注后保温时间为冬季6～8h,夏季8～10h。由于该件为中碳钢,壁厚较均匀,为了提高工作效率,减轻工人劳动强度,确定采用水爆清砂的方式进行落砂清理,为防止铸件出现裂纹,水爆清砂后的铸件要放入热砂坑中进行缓慢冷却,割冒口后立即进窑退火处理。4实际铸件加工后,铸工艺改进后,浇注20件,铸件表面质量较好,清理气割修磨工作量明显减少,工艺出品率提高30%,加工后铸件无缩孔、缩松