柴油機(jī)缸套離心鑄造工藝改進(jìn)

1、筆者公司生產(chǎn)的 300柴油機(jī)缸套產(chǎn)品的 金相組織及缸套內(nèi)表面出現(xiàn)較多缺陷, 經(jīng)對(duì)缸套 的缺陷進(jìn)行分析, 改進(jìn)工藝, 最終得以解決 。1缸套的主要技術(shù)要求缸套化學(xué)成分如表 1所示; 金相組織要求石墨形態(tài)為 A 型 、 長(zhǎng)度為 35級(jí) 、 按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) (ISO 若菊花狀石墨的中心沒(méi)有鐵素體, 則允許有部分 B 型石墨存在, 基體為細(xì)小珠光體 、 片間 距為 12級(jí) 、 游離鐵素體 9%, 無(wú)游離滲碳體 、收稿日期:2008-05-04修定日期:2008-08-25作者簡(jiǎn)介:張銀川 (1973- , 男, 河南省周口市人, 助理工程師, 主 要從事鑄造工藝設(shè)計(jì)及合金熔煉的技術(shù)工作 。柴油機(jī)缸套離心

2、鑄造工藝改進(jìn)張銀川, 劉宏亮(河南省黃泛區(qū)天鷹缸套有限責(zé)任公司, 河南 西華466632摘要:對(duì)金屬型離心鑄造柴油機(jī)缸套的金相組織與內(nèi)表面質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生原因及影響因素進(jìn)行了分析 。 通過(guò)采用覆膜 砂內(nèi)襯 、 提高鑄型噴涂前預(yù)熱溫度 、 嚴(yán)格控制化學(xué)成分及進(jìn)行二次孕育改善了金相組織; 通過(guò)提高澆注溫度 、 縮短澆注 時(shí)間 、 向型內(nèi)撒入保溫劑等措施改善了缸套內(nèi)表面質(zhì)量 。 關(guān)鍵詞:離心鑄造; 金屬型; 金相組織; 雙向凝固 中圖分類號(hào):TG251文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-8345(2008 06-0051-03Casting Process Improvement of Centrifu

3、gally-Cast Cylinder LinerZHANG Yin-chuan, LIU Hong-liang(Tianying Cylinder Liner Co.,Ltd., Xihua466632, ChinaAbstract:The reason causing microstructure defects and internal surface defects and the factors influencing the defects were analyzed. The microstructure was improved by using resin -coated s

4、and lining on the mold wall, increasing preheating temperature of the mold wall before coating, strictly controlling chemical composition and conducting inoculation two times; the internal surface quality of the cylinder liner was improved by increasing pouring temperature, shortening pouring durati

5、on and sprinkling insulating powder onto the mold surface.Key words:centrifugal casting; metal mold; microstructure; bidirectional solidification3結(jié)論(1 四級(jí)石油輸油泵球鐵泵殼 、 葉輪質(zhì)量約10kg ,主要壁厚 10mm , 采用通常的生產(chǎn)工藝, 針孔缺陷十分嚴(yán)重 。(2 降低型砂中的含水量 (由 7%降至 5% , 并加入木屑粉,可以降低鐵液中的氣體含量, 使 鑄件出現(xiàn)針孔缺陷的幾率減少 。(3 型砂中加入 7.5%煤粉, 以及型芯涂料中 加

6、入 6%的 Fe 2O 3粉 , 或 向 型 砂 中 加 入 3%的 Fe 2O 3粉, 皆能抑制針孔的形成 。 (4 對(duì)于薄壁球鐵小件, 澆注濕度提高到1380 以上對(duì)消除針孔有利 。參考 文獻(xiàn)1JF Wallace. Mechanisms of Pinhole Formation in Gray ironJ.AFS Transaction. 1979:335-348.2蘇應(yīng)龍,吳國(guó)蔚, 陳桂馨 . 快速測(cè)定石墨形態(tài)的新方法 鐵液 表面張力測(cè)定法 J.北京工業(yè)大學(xué)工報(bào), 1983, (4 :21-31. 3嚴(yán)麗芳,蘇應(yīng)龍, 吳蔚忠, 等, 譯 . 濕型鑄態(tài)鐵素體和鐵素體 -珠 光體球鐵的生產(chǎn)

7、 J.國(guó)外鑄造, 1982, (4 :30-41.4蘇應(yīng)龍 . 球墨鑄鐵工藝中壓力冒口的控制 J.新技術(shù)新工藝, 1987, (4 :14-17.灰鑄 鐵 及 球 墨 鑄 鐵Gray and Nodular Irons2008/6現(xiàn)代鑄鐵51C 3.003.45Si 1.652.15Mn 0.500.80S <0.09P 0.150.30B 0.0350.045V 0.100.30表 1缸套化學(xué)成分w B (% Tab.1Chemical composition of cylinder linerw B (%萊氏體和枝晶狀結(jié)構(gòu)存在;力學(xué)性能應(yīng)符合 GB5675-85中規(guī)定的 HT250;

8、硬度在頂面上測(cè)定 210260HB ;不允許有裂紋 、 砂眼 、 夾渣 、 縮松 、 氣孔等鑄造缺陷; 在全長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行 0.69MPa (7kgf/cm2水壓試驗(yàn), 保壓時(shí)間為 10min , 不得有滲 漏現(xiàn)象出現(xiàn) 。2原鑄造工藝根據(jù)缸套結(jié)構(gòu)及外型尺寸 (如圖 1 自行設(shè) 計(jì)模具, 在自制的離心澆鑄機(jī)上生產(chǎn), 鑄型與托 輪軸的夾角 105°,模具轉(zhuǎn)速根據(jù)以下公式計(jì)算:n =299R姨式中 G :重力系數(shù), G =70; R :鑄件內(nèi)徑 。 鑄型傾涂前預(yù)熱溫度 150250°C ; 自制專用 涂料, 配比為 90%的 50100目硅砂 +10%的 200目煤焦瀝青粉, 涂層

9、厚度 3mm ; 澆注溫度 1330±20 ;澆注時(shí)間 4560s ; 澆注后, 向鑄型外壁噴 水降溫, 至鑄件溫度降到 750 后停機(jī); 澆注后 鑄型旋轉(zhuǎn)時(shí)間大于 13min 。3存在的質(zhì)量問(wèn)題及工藝改進(jìn)措施3.1金相組織問(wèn)題采用原生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的缸套, 對(duì)本體金相檢 測(cè)后發(fā)現(xiàn)存在大量過(guò)冷石墨 。 基體存在大量游離 滲碳體 、 萊氏體和枝晶狀結(jié)構(gòu), 使缸套抗震性差 、易發(fā)生斷裂 。 產(chǎn)生這一問(wèn)題的根本原因是由于采 用金屬型離心鑄造,加快了鐵液的冷卻速度, 因 而生成了大量過(guò)冷石墨及游離滲碳體 。針對(duì)這一問(wèn)題采取的解決措施為:(1 提高 涂料層厚度, 增加涂料層的隔熱性 。 但是當(dāng)干涂

10、 料層厚度增加到 4mm 以上時(shí), 易產(chǎn)生沖料等鑄造缺陷 。 因此我們把干涂料改為覆膜砂, 內(nèi)襯層 厚度由 3mm 增加到 6mm 。 (2 鑄型噴涂前預(yù)熱溫度由 150250 提高到 230280 , 且控制澆 注時(shí)鑄型溫度不低于 200 。 (3 在化學(xué)成分控制方面:w (C 、 w (Si 按技術(shù)要求的上限控制, w (C 為 3.2%3.4%, w(Si 為 2.00%2.15%, 孕育 劑由原來(lái)的 75Si-Fe 改為 Si-Ba 孕育劑, 并在澆 注前進(jìn)行二次孕育 。通過(guò)采取了上述措施, 減緩了鐵液在鑄型內(nèi) 冷卻速度, 使鐵液通過(guò)穩(wěn)定系共晶平衡溫度的時(shí) 間延長(zhǎng), 獲得了 A 型石墨

11、, 且石墨長(zhǎng)度 45級(jí), 游離滲碳體 、 萊氏體和枝晶狀結(jié)構(gòu)消除 。 鑄件金 相組織符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求 。 3.2缸套內(nèi)表面質(zhì)量問(wèn)題采用原生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的缸套在機(jī)加工過(guò)程 中發(fā)現(xiàn) 25%左右的缸套內(nèi)表面存在氣孔 、 夾渣等 鑄造缺陷 。分析其產(chǎn)生的原因主要有:(1 鐵液在 熔煉 、 孕育 、 離心澆注時(shí)產(chǎn)生的熔渣 、 氣體在鐵液 凝固過(guò)程中,在離心力的作用下應(yīng)迅速內(nèi)浮逸 出,但由于鐵液由外向內(nèi)的凝固速度過(guò)快而使 渣 、 氣泡滯留在鑄件內(nèi)形成氣孔 、 夾渣 。 (2 在離 心鑄造生產(chǎn)過(guò)程中,鐵液澆入離心模具內(nèi)后, 在 鑄模高速旋轉(zhuǎn)所造成的較強(qiáng)的對(duì)流及鐵液熱輻 射作用下, 鑄模內(nèi)鐵液的內(nèi)表面因迅速散熱

12、而使 鐵液在由外壁向內(nèi)凝固的同時(shí)還由內(nèi)表面向外 壁凝固, 既形成雙向凝固 。 這種凝固方式進(jìn)一步 阻礙了渣 、氣泡的內(nèi)浮, 使他們聚集在鑄件內(nèi), 最 后凝固的部位, 形成氣孔 、 夾渣 。針對(duì)這一問(wèn)題采取的解決措施為:(1 提高 澆注溫度, 澆注溫度由原來(lái)的 13301350 提 高到 13801400 , 延長(zhǎng)鐵液中渣氣內(nèi)浮時(shí)間 。 (2 縮短澆注時(shí)間, 澆注時(shí)間由原來(lái)的 4560s , 縮短到 2535s ,以保證潔凈的鐵液迅速布滿型 腔內(nèi)表面 。 (3 將澆杯前端由直孔改為漏孔式, 以 利于充型鐵液的平穩(wěn)布型, 避免澆注鐵液的飛濺 和卷入氣體 。 (4 使用保溫劑控制鐵液的雙向凝灰 鑄

13、鐵 及 球 墨 鑄 鐵Gray and Nodular Irons現(xiàn)代鑄鐵 2008/652固 。 為控制型內(nèi)鐵液的雙向凝固傾向, 采用了在 鐵液澆入模具后就向型內(nèi)撒入保溫劑, 加入量為 鐵液質(zhì)量的 3%。 保溫劑撒入后能迅速形成覆蓋 于內(nèi)表面的保護(hù)層, 顯著阻礙鐵液內(nèi)表面的散熱 速度, 延長(zhǎng)鐵液內(nèi)表面的凝固時(shí)間, 從而控制鐵 液由外向內(nèi)順序凝固, 使鐵液中的渣 、 氣被順利 排出鑄件 。4結(jié)論經(jīng)過(guò)以上工藝改進(jìn), 解決了船用柴油機(jī)缸套離心鑄造的質(zhì)量問(wèn)題, 使其鑄造合格率達(dá)到 95%以上 。(編輯:楊!493Q 氣缸蓋氣孔缺陷的防止趙鳳陽(yáng), 于洋, 汪德征(北京福田環(huán)保動(dòng)力股份有限公司 沈陽(yáng)鑄造

14、廠, 遼寧沈陽(yáng) 110117摘要:介紹了 493Q 氣缸蓋的鑄造工藝, 分析認(rèn)為氣孔缺陷是因砂芯受熱分解與澆注系統(tǒng)不合理裹入氣體導(dǎo)致 。 采取在 水套砂芯左側(cè)工藝芯頭處添加出氣通路 、 重新設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)各控制參數(shù)及組芯方式等措施, 有效地解決了 493Q 氣缸蓋 的氣孔缺陷問(wèn)題 。關(guān)鍵詞:493Q 氣缸蓋; 氣孔缺陷; 防止措施 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:TG245中圖分類號(hào):B文章編號(hào):1003-8345(2008 06-0053-03Blow Hole Defect Prevention of 493Q Type Cylinder HeadZHAO Feng-yang, YU Yang, WANG De

15、-zheng(Shenyang Foundry, Beijing Foton Environment Protection Power Co., Ltd., Shenyang 110117, China Abstract:The casting method of 493Q cylinder head was i ntroduced. It was believed after the reason analysis that the blowhole defect was caused by the gas evolution of sand cores after being heated

16、 and the improper pouring system design which leading to the gas immixture. The blowhole defect problem has been solved effectively by adopting measurers such as:setting additional venting channel at the print of jacket core, changing parameters of the pouring system and improving the cores-assembli

17、ng mode, and so on.Key words:493Q cylinder head; blowhole defect; prevention measures氣缸蓋是柴油機(jī)的關(guān)鍵部件之一, 493Q 氣缸蓋集潤(rùn)滑 、冷卻 、 進(jìn)排氣為一體, 因而在鑄件質(zhì) 量要求上非常嚴(yán)格 。 在生產(chǎn)過(guò)程中,氣孔缺陷占 氣缸蓋廢品率的 85%左右, 成為困擾氣缸蓋質(zhì)量 的難題 。1493Q 氣缸蓋鑄造工藝圖 1為 493Q 氣缸蓋,鑄件單重 32.2kg , 外形 尺 寸 467.5mm ×176mm ×99mm , 材 料 為HT250,主要化學(xué)成分為 w (C 3.20%3.35%, w(Si 1.90%2.15%, w (Mn 0.6%0.8%, w (P <0.1%, w (S <0.15%, 合 金 元 素 w (Cr 0.15%0.25%, w(Sn 0.03%0.05%。 造型線砂箱尺寸為 900mm ×700mm ×300mm ,采用組芯工藝, 鑄型 由砂芯組合形成, 上下蓋芯與側(cè)面芯為冷芯盒砂