冷床凸轮轴原工艺的改进

冷床凸轮轴原工艺的改进

提升辊是连接钢的厚板工程的一个重要部分，它对使用有很多影响。120个标准台阶需要使用。材料为zg310-570，几何尺寸为ue7886mm250mm，重量为150kg。铸件不得有夹砂、裂纹、气孔等铸造缺陷。1车轮结构抬升滚轮的结构如图1所示。2u2004型铸件的表面质量原工艺是分模造型,沿辐板横向将模型分成两部分,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铸造方法设置冒口的,轮缘处设置2#腰暗冒口4个,中间轮毂处放ue78812#暗冒口一个,冒口放置如图2所示。存在的主要问题:一是冒口较多,造型操作麻烦,生产率较低;二是造型开箱时,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,扣箱时造成偏箱的较多;三是由于冒口较多,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;四是冒口凝固较晚,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,并且常常出现裂纹;五是后道工序清砂、气割冒口的工作量加大,铸件表面质量差;六是铸件工艺出品率较低,只有47%。3工艺改进针对以上问题,该公司对铸件结构进行了仔细分析研究,设计多种工艺方案对比,最后确定了如下工艺方案。3.1上盖芯补缩技术(1)由于铸件批量较大,故确定采用整体模型,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。模型结构如图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4所示,这样就能保证从轮毂往轮缘处的补缩通道畅通,中间放一个冒口就能对外圆轮缘进行补缩,原来轮缘处的四个冒口就可以去掉,工艺出品率大大提高。(3)为保证芯子精度,2#外圆芯子和3#盖芯都做成脱落式芯盒(见图4),模型和芯盒缩尺为径向1.8%,其余2.0%,分型负数取1.5mm。3.2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,以利于好清砂;砂型型腔采用石英砂,刷锆英粉涂料一遍。3.3改进后齿轮铸造工艺(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,按初始工艺对辊子进行仿真凝固模拟、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、组织致密的抬升滚轮铸件。最终确定浇冒口工艺(见图3),采用ue78811#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。直浇口采用直径ue78860mm耐火砖管专用浇口一道、横浇口、内浇口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,为了更好地提高工作效率,加快铸造进度,设计了专用浇注系统,将内浇口直接固定在模型上,做出横浇口模型,根据工艺模型大小,设计出合理的砂箱工装,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结构如图5所示。(3)铸造仿真模拟验证。针对以上工艺方案,该公司应用华铸CAE凝固模拟软件进行仿真凝固模拟验证,从凝固模拟结果(见图6)可以看出,铸件组织致密,无缩孔、缩松等缺陷发生。3.4浇注温度和浇注速度,钢液的纯净度及浇注温度直接影响辊子铸件的质量。S、P等有害元素含量越高,裂纹倾向性越大,钢中夹杂物与偏析越严重,越易造成应力集中。浇注温度越高,凝固收缩越大,热裂纹、缩孔、疏松、粘砂的产生机率也越大。加强工序质量控制,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,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。冶炼时成分按中线控制,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℃。3.5卡子的调整合箱前做到五检查:即出气孔是否畅通(冒口、芯头、芯座);尺寸形状是否符合图纸;浇冒口系统内和型腔内是否干净;芯头、芯座间隙是否填严,防止钢液钻入或跑火;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。浇注原则:其一,大流快浇;其二,钢包采用底注式浇包,不许用新砌的钢包;其三,钢包必须烘干,保持干燥,烘包温度要保证在700℃以上;其四,镇静时间,钢液在包内镇静时间大于7min,以便杂质上浮;其五,浇注温度1520～1535℃。用热电偶测温仪测温。3.6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推广了良好的工艺方案工艺改进后,浇注20件,铸件表面质量较好,清理气割修磨工作量明显提高,工艺出品率提高30