zgn13圓錐破碎壁錳鋼鑄件工藝的改進(jìn)

zgn13圓錐破碎壁錳鋼鑄件工藝的改進(jìn)

圓形破碎機廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、水泥等行業(yè)的中碎和破碎機。破碎壁是圓錐破碎機的工作機構(gòu)。在實際應(yīng)用過程中,破碎壁短時間內(nèi)要承受高強度的多次反復(fù)作用力,因此對鑄件的技術(shù)要求較高,不允許存在缺陷。破碎壁本身多為壁厚不均勻鑄件,大口端薄,中間腔體由厚變薄,其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。破碎壁鑄件大端在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)縮松、縮孔及裂紋缺陷。本文對ZGMn13破碎壁造型工藝的澆注系統(tǒng)、冒口補縮系統(tǒng)等進(jìn)行改進(jìn),然后利用procast軟件對改進(jìn)后的工藝進(jìn)行模擬,最后應(yīng)用于生產(chǎn),取得了良好的效果。1生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題原破碎壁鑄件利用Solidworks軟件形成立體工藝圖(圖2)。鑄件為兩箱造型,分型面設(shè)在大端平面。澆注系統(tǒng)采用底注式,冒口尺寸為?250mm×400mm,保溫冒口3個。冒口下部,直接由木型做出泡沫冒口座,高度為100mm。澆注水口分別為:包孔?70mm,直澆口?100mm,橫澆口?80mm,內(nèi)澆口?65mm。生產(chǎn)中主要存在的問題:(1)采用底注式澆注系統(tǒng),鋼水由下至上進(jìn)入型腔造成的溫差恰與重力補縮的順序相反,冒口補縮順序紊亂。同時,在實際生產(chǎn)中,偶有發(fā)現(xiàn)澆注過程中會出現(xiàn)嚴(yán)重卷氣現(xiàn)象,澆注的開放度不好。(2)由從圖1可以看出,接近大口端處為鑄件的環(huán)形熱節(jié),而大口端處相對較薄,因此注入鋼水后,大口端處散熱較快,凝固較早,冒口根部起不到補縮作用。環(huán)形熱節(jié)下部的壁厚也較小,冷卻也很快,此部分冷卻收縮時,需要有上部供給鋼水用于補縮,所以大口端附近為鑄件最后凝固區(qū)域。而當(dāng)其凝固收縮需要鋼水時,冒口根部已凝固,無法供給補縮鋼水,鑄件最后經(jīng)常在此部位形成縮松、縮孔缺陷。(3)從圖2可以看出,冒口根部與鑄件接觸面積較大。高錳鋼材質(zhì)導(dǎo)熱性差,清砂工序在切割冒口時,由于局部突然受熱會產(chǎn)生熱應(yīng)力,往往在冒口根部與鑄件接觸界面產(chǎn)生裂紋,接觸面積越大,產(chǎn)生裂紋缺陷的風(fēng)險也越大。另外由于高錳鋼硬度較大,不容易切割,與根部接觸的面積大,清砂切割耗費工作量就大,無形中增加了生產(chǎn)成本。2冒口和澆注系統(tǒng)的缺陷經(jīng)過分析,找到了原工藝生產(chǎn)鑄件出現(xiàn)縮孔、縮松及裂紋的原因。對缺陷存在的位置和大小進(jìn)行研究后,對澆注系統(tǒng)和冒口等進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的鑄件立體工藝如圖3所示。2.1發(fā)熱冒口的應(yīng)用鑄件仍為兩箱造型,砂型鑄造。分型面仍然在大口端。由圖1可知,冒口根部的壁厚只有70mm左右,最薄的大口端處壁厚只有25mm,即使增大冒口的尺寸,補縮的效果也不明顯。同時破碎壁本身結(jié)構(gòu)對補縮距離也有一定限制,過度的冒口還會起到相反的效果。改變冒口的類型是解決這個問題的有效方法,可使用發(fā)熱冒口代替原保溫冒口。發(fā)熱冒口具有發(fā)熱值高、保溫性能好、發(fā)熱均衡和持續(xù)時間長等優(yōu)點。根據(jù)計算,采用直徑為250mm、有效長度為250mm的成型發(fā)熱冒口,冒口個數(shù)為3個。雖然發(fā)熱冒口的價格略高于普通保溫冒口,但是同樣直徑的冒口,換成發(fā)熱冒口后,由于其自身良好的保溫特性,延長了補縮時間,增加了補縮效果,在保證鑄件質(zhì)量的同時又可以減少鋼水消耗。另外,雖然分型面位置不變,但是將冒口的位置向下放置,下移到大口端附近的環(huán)形熱節(jié)處,充分保證補縮效果,消除原工藝由于補縮距離過長而不能充分補縮的問題。而且為避免清砂切割時產(chǎn)生熱裂紋,降低清砂工作量,減少生產(chǎn)周期,冒口根部采用成型的鉻鐵礦易割片,厚度約為100mm。由于易割片很薄,而且接近卡脖形狀,與鑄件接觸面積非常小,因此清砂時直接打掉,即節(jié)省工時,又避免切割冒口時產(chǎn)生裂紋等缺陷。2.2鑄件的澆注位置澆注系統(tǒng)工藝設(shè)計中的主要問題是如何保證鐵水在澆注過程中不產(chǎn)生紊流現(xiàn)象,同時澆注系統(tǒng)應(yīng)具有較強的擋渣能力。根據(jù)經(jīng)驗公式:∑包孔∶∑直∶∑橫∶∑內(nèi)=1∶(1.8~2)∶(1.8~2)∶2,其中,∑包孔為包孔的橫截面積,單位為mm2;∑直為直水口總橫截面面積,單位為mm2;∑橫為橫水口總橫截面面積,單位為mm2;∑內(nèi)為內(nèi)水口總橫截面面積,單位為mm2。主要參數(shù)為:一個?55mm包孔;直水口一道,截面直徑?80mm;橫澆口為雙層,截面直徑?65mm;4條發(fā)射狀內(nèi)澆道注入鋼水,截面直徑?50mm,兩層橫水口設(shè)在鑄件高度上。鑄件的澆注位置如圖3所示。澆注系統(tǒng)的合理性直接影響鑄件質(zhì)量,鑄件的厚大部分位于澆注上方,使鑄件上部補縮鑄件下部,造成有利的順序凝固條件。相對于底返式水口,這種兩層式橫水口有利于調(diào)節(jié)鑄件的溫度差別,同時可以減小澆注時的動壓力和靜壓力,并預(yù)防上層內(nèi)澆口過早進(jìn)入鋼水。而且可以保證鋼水充型時流動平穩(wěn),排氣方便,避免吸氣和鋼水氧化。同時有利于造型時砂芯平穩(wěn)安放,清砂時落砂方便。3u2004建筑加固后凝固的效果分析正確地進(jìn)行工藝設(shè)計,建立合理的溫度場是保證獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的重要因素。破碎壁鑄件充型及凝固過程的溫度場模擬見圖4和圖5。鋼水經(jīng)內(nèi)澆道斜切鑄件外皮平穩(wěn)進(jìn)入型腔,充型過程液面平穩(wěn)上升,鑄件各部分溫度分布均勻,層次明顯。發(fā)熱冒口有針對性補縮,在各自的補縮區(qū)域內(nèi),補縮效果顯著。充型結(jié)束,在鑄件凝固的后期,鑄件表面逐漸冷卻至固相線溫度以下時,各發(fā)熱冒口仍然保持著較高的溫度,冒口有充足的鋼水滿足補縮的需要,而且溫度最高的區(qū)域均在發(fā)熱冒口上部軸向中心,起到了很好的補縮作用。在鑄件凝固的整個過程中鑄件和所有發(fā)熱冒口根部都未出現(xiàn)斷流,也沒有孤立的液相存在。這就說明發(fā)熱冒口或者大口端位置產(chǎn)生縮松及縮孔缺陷的可能性。我們按照改進(jìn)的工藝方案進(jìn)行了實際產(chǎn)品的澆注。在澆注過程中,鋼水入型腔水流平穩(wěn),流動性良好,沒有發(fā)生卷氣等現(xiàn)象。鑄件成品沒有發(fā)現(xiàn)任何的縮孔、縮松、