冷床凸輪軸原工藝的改進(jìn)

提升輥是連接鋼的厚板工程的一個(gè)重要部分，它對(duì)使用有很多影響。120個(gè)標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)階需要使用。材料為zg310-570，幾何尺寸為ue7886mm250mm，重量為150kg。鑄件不得有夾砂、裂紋、氣孔等鑄造缺陷。1車輪結(jié)構(gòu)抬升滾輪的結(jié)構(gòu)如圖1所示。2u2004型鑄件的表面質(zhì)量原工藝是分模造型,沿輻板橫向?qū)⒛Ｐ头殖蓛刹糠?輻板上部筋板和輪轂部分在上箱,剩余部分在下箱,按常規(guī)一般輪類鑄件鑄造方法設(shè)置冒口的,輪緣處設(shè)置2#腰暗冒口4個(gè),中間輪轂處放ue78812#暗冒口一個(gè),冒口放置如圖2所示。存在的主要問(wèn)題:一是冒口較多,造型操作麻煩,生產(chǎn)率較低;二是造型開(kāi)箱時(shí),上箱塌箱嚴(yán)重,導(dǎo)致修型工作量較大,并且由于上下箱都有活,扣箱時(shí)造成偏箱的較多;三是由于冒口較多,下芯合箱操作過(guò)程中,進(jìn)入型腔的散砂較多,鑄件形成夾砂缺陷較嚴(yán)重;四是冒口凝固較晚,鋼液對(duì)砂型熱作用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),導(dǎo)致輻板輪轂與筋的交接處粘砂嚴(yán)重,鑄件表面質(zhì)量較差,并且常常出現(xiàn)裂紋;五是后道工序清砂、氣割冒口的工作量加大,鑄件表面質(zhì)量差;六是鑄件工藝出品率較低,只有47%。3工藝改進(jìn)針對(duì)以上問(wèn)題,該公司對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仔細(xì)分析研究,設(shè)計(jì)多種工藝方案對(duì)比,最后確定了如下工藝方案。3.1上蓋芯補(bǔ)縮技術(shù)(1)由于鑄件批量較大,故確定采用整體模型,下芯子的工藝,這樣整個(gè)鑄件都在下箱,不會(huì)造成偏箱現(xiàn)象,造型操作方便。模型結(jié)構(gòu)如圖3所示,上部采用1#蓋芯,軸孔采用2#中芯。為防止下偏芯子導(dǎo)致上下筋對(duì)不齊、錯(cuò)位,上蓋芯設(shè)置定位結(jié)構(gòu)。(2)將2#中芯從輻板中間往上挖補(bǔ)貼,如圖4所示,這樣就能保證從輪轂往輪緣處的補(bǔ)縮通道暢通,中間放一個(gè)冒口就能對(duì)外圓輪緣進(jìn)行補(bǔ)縮,原來(lái)輪緣處的四個(gè)冒口就可以去掉,工藝出品率大大提高。(3)為保證芯子精度,2#外圓芯子和3#蓋芯都做成脫落式芯盒(見(jiàn)圖4),模型和芯盒縮尺為徑向1.8%,其余2.0%,分型負(fù)數(shù)取1.5mm。3.2芯子表面砂膠砂合理選用型砂,兼顧表面粗糙度與解決清砂難問(wèn)題,即與鋼液接觸的筋板處、凸臺(tái)周圍,由于受鋼液的熱作用時(shí)間較長(zhǎng),在芯子表面采用耐高溫的鉻鐵礦砂,這種砂具有很高的耐火度,防止鑄件粘砂,保證鑄件光潔,但這種砂價(jià)格較高,為了節(jié)約成本,只可采用薄薄的一層,厚度約8～10mm,芯子內(nèi)層采用高溫下能自動(dòng)分解,易潰散的低價(jià)人工粉碎的石灰石砂,以利于好清砂;砂型型腔采用石英砂,刷鋯英粉涂料一遍。3.3改進(jìn)后齒輪鑄造工藝(1)設(shè)置合理的澆冒口系統(tǒng),需要精確計(jì)算出鑄件的熱節(jié),在熱節(jié)處放置適當(dāng)?shù)拿翱?在冒口下增設(shè)補(bǔ)貼,保證冒口形成順序凝固,獲得致密鑄件。根據(jù)計(jì)算和經(jīng)驗(yàn),制定初始工藝方案,并采用華鑄CAE鑄造仿真模擬軟件,按初始工藝對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行仿真凝固模擬、分析和論證,掌握溫度場(chǎng)和流動(dòng)場(chǎng)的變化規(guī)律,以此調(diào)整冒口和澆口的大小和數(shù)量,優(yōu)化鑄造工藝,保證鑄件的順序凝固和金屬液的有效補(bǔ)縮,保證獲得無(wú)縮孔、無(wú)縮松、組織致密的抬升滾輪鑄件。最終確定澆冒口工藝(見(jiàn)圖3),采用ue78811#保溫暗冒口1個(gè),高度180mm,澆注系統(tǒng)采用從輪緣上部沿切線方向注入。直澆口采用直徑ue78860mm耐火磚管專用澆口一道、橫澆口、內(nèi)澆口做成一體采用木模專門做出,保證開(kāi)放式澆注系統(tǒng)。(2)由于鑄件批量較大,為了更好地提高工作效率,加快鑄造進(jìn)度,設(shè)計(jì)了專用澆注系統(tǒng),將內(nèi)澆口直接固定在模型上,做出橫澆口模型,根據(jù)工藝模型大小,設(shè)計(jì)出合理的砂箱工裝,一箱制作4件滾輪砂型。這樣造型時(shí)就節(jié)省了設(shè)置澆口的時(shí)間,降低造型時(shí)型砂的使用量,制作成本明顯降低。改進(jìn)后滾輪鑄造工藝結(jié)構(gòu)如圖5所示。(3)鑄造仿真模擬驗(yàn)證。針對(duì)以上工藝方案,該公司應(yīng)用華鑄CAE凝固模擬軟件進(jìn)行仿真凝固模擬驗(yàn)證,從凝固模擬結(jié)果(見(jiàn)圖6)可以看出,鑄件組織致密,無(wú)縮孔、縮松等缺陷發(fā)生。3.4澆注溫度和澆注速度,鋼液的純凈度及澆注溫度直接影響輥?zhàn)予T件的質(zhì)量。S、P等有害元素含量越高,裂紋傾向性越大,鋼中夾雜物與偏析越嚴(yán)重,越易造成應(yīng)力集中。澆注溫度越高,凝固收縮越大,熱裂紋、縮孔、疏松、粘砂的產(chǎn)生機(jī)率也越大。加強(qiáng)工序質(zhì)量控制,采用變質(zhì)處理及鋼包底吹氬技術(shù)嚴(yán)格控制鋼液質(zhì)量,減少鋼液中氣體及有害元素含量,控制澆注溫度和澆注速度,增加鋼液的補(bǔ)縮能力,保證鑄件組織致密。冶煉時(shí)成分按中線控制,爐前脫氧,在包內(nèi)采用稀土硅進(jìn)行孕育變質(zhì)處理,出鋼溫度控制在1570～1590℃。3.5卡子的調(diào)整合箱前做到五檢查:即出氣孔是否暢通(冒口、芯頭、芯座);尺寸形狀是否符合圖紙;澆冒口系統(tǒng)內(nèi)和型腔內(nèi)是否干凈;芯頭、芯座間隙是否填嚴(yán),防止鋼液鉆入或跑火;合箱卡子緊好后,分型面是否合嚴(yán),以防跑火。放箱的地面要平整,劃出十字出氣道。澆口杯一定要用直徑為80mm的耐火材料制的漏斗,不許用砂質(zhì)澆口杯。澆注時(shí)及時(shí)引火,并采取防跑火措施。澆注原則:其一,大流快澆;其二,鋼包采用底注式澆包,不許用新砌的鋼包;其三,鋼包必須烘干,保持干燥,烘包溫度要保證在700℃以上;其四,鎮(zhèn)靜時(shí)間,鋼液在包內(nèi)鎮(zhèn)靜時(shí)間大于7min,以便雜質(zhì)上浮;其五,澆注溫度1520～1535℃。用熱電偶測(cè)溫儀測(cè)溫。3.6夏季210h根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),參照理論保溫曲線,確定澆注后保溫時(shí)間為冬季6～8h,夏季8～10h。由于該件為中碳鋼,壁厚較均勻,為了提高工作效率,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,確定采用水爆清砂的方式進(jìn)行落砂清理,為防止鑄件出現(xiàn)裂紋,水爆清砂后的鑄件要放入熱砂坑中進(jìn)行緩慢冷卻,割冒口后立即進(jìn)窯退火處理。4推廣了良好的工藝方案工藝改進(jìn)后,澆注20件,鑄件表面質(zhì)量較好,清理氣割修磨工作量明顯提高,工藝出品率提高30