齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司铸钢分厂过去采用ＣＯ2水玻璃砂造型生产摇枕和侧架两种
铸件,由于产生毛细裂纹,并且表面粘砂也影响外观质量,1998年从意大利ＩＭＦ公司引进树 脂砂造型设备及配套技术,浇注底板就是经过消化引进技术后,自行生产制造的配套工装之一。1 浇注底板的结构特点浇注底板的材质是球墨铸铁,牌号为ＱＴ45010,毛重3.9ｔ,最大 轮廓尺寸是3400ｍｍ×2100ｍｍ×180ｍｍ,主壁厚40ｍｍ,由支撑砂型的上平面和 在运输砂型过程中起导向控制作用的导轨及加强筋组成,是铸铁车间生产的最大球墨铸铁件之一。 在生产过程中使用的关键部位是两侧与辊道相接触的导轨和上平面的33个排气槽。详细结构见图 1。2 铸造工艺方案21 浇注位置的选择由浇注底板的结构特点及其在生产过程中的使用情况 ,根据加工面或重要面向下的理论,我们确定支撑砂型的上平面向下作为浇注底板生产时的浇注位 置,这样可以保证生产出的铸件上平面不会出现夹渣等铸造缺陷。2.2 造型方法及工艺设计该 公司铸铁车间现存最大砂箱的规格尺寸是4000ｍｍ×2200ｍｍ。由于浇注底板的轮廓尺寸 较大,如果采用有箱造型的工艺方法,在宽度方向两侧的图1 浇注底板的结构简图吃砂量仅有5 0ｍｍ;对于采用手工干型生产浇注底板这样的大型铸件,由于造型时产生的分型面不平,加之如 此小的吃砂量,使得在浇注过程中容易产生跑火。同时,为了克服球墨铸铁铁液流动性差的因素, 避免由于形成排气槽部分的砂型产生的阻力,保证铁液快速充满型腔而不至于产生冷隔,浇注系统 最好设置在宽度方向的一侧。这样现有的砂箱不能为生产浇注底板提供充分的保证条件,设计制造 新的砂箱又为生产进度和费用所限而不允许。最后,我们吸收生产砂箱、模板类工装辅具的经验, 采用有箱与地坑组芯相结合的方法来生产浇注底板。工艺设计如图2所示。 在该工艺方案中, 下箱是用4000ｍｍ×2200ｍｍ砂箱来形成的,型腔主要构成浇注底板上平面排气槽的部分 。在铸型制造过程中,下箱木模的结构是图2 工艺设计简图问题的关键。如何将形成下箱型腔部 分的35根长条形木模连结在一体并保证具有一定的强度而不变形是关键性的问题。为了达到理想 的效果,我们用三根截面约为100ｍｍ×40ｍｍ的木带将35根长条形木模连结在一起,起模 后用型砂将木带形成的空穴填实修平;通过生产实际的检验,取得了良好的效果,证明这一方法是 切实可行的。中箱和上箱都是用砂芯组成的。在组芯的过程中,由于组成中箱的砂芯(习惯称之为 圈芯)没有定位芯头来控制。为了避免给铸件带来较大的尺寸偏差,采取依据下箱型腔轮廓线定位 下芯的办法来解决。这样也可以保证生产出的铸件不会产生较大的错箱值。上箱的砂芯(习惯称之 为盖芯)在下芯时由于有中箱圈芯的控制,不会产生偏移,只要与中箱圈芯之间留有合适的间隙量 而不至于出现下芯时相互磕碰产生掉砂即可。由于上箱盖芯较长,为避免下芯后因自重和芯骨刚度 的原因出现下沉变形,使形成铸件型腔的盖芯下平面不产生挠度,在盖芯的下平面放置与壁厚等高 的工字撑。工字撑是由60ｍｍ×30ｍｍ×1ｍｍ的薄钢片与直径为5ｍｍ的钢筋经过铆接然 后镀锌而成,高度从10ｍｍ到40ｍｍ不等。压箱采用暗压的方法,即把两根长4ｍ、重约3. 8ｔ的铸铁横梁架起并高于上箱盖芯约100～120ｍｍ,然后用砂箱垫和铁板及芯撑片进行备 箱。3 产生的缺陷及解决办法31 铸件产生弯曲变形最初生产的浇注底板有在长度方向产生弯 曲变形的现象,变形量约在5～8ｍｍ之间。产生弯曲变形的原因主要有两个,一是在凝固后期由 于壁厚相差较大体积收缩不均而产生的挠度变形,工艺设计中解决这种变形的主要方法是施放反变 形量;二是由于砂型变形而使铸件产生随型弯曲,这主要是由于采用球墨铸铁砂箱伸长率高而抗弯 强度和刚性低,换成灰铸铁砂箱即可以从根本上解决这一问题,但这在前文已提到新制砂箱是不允 许的。由于浇注底板的各部壁厚比较均匀,我们分析由收缩不均而产生的变形量很小;因此,重点 从后一种因素查找产生变形的可能。通过对生产工序的跟踪检测,发现下箱在起出模样后由于自重 而出现挠度,挠度的大小一般在5ｍｍ左右;对经过烘烤干燥的下箱进行检测,挠度一般约在7ｍ ｍ左右。干燥前后挠度的变化与干燥规范有着必然的联系。下箱的箱口是合箱操作的基准。由于下 箱箱口存在挠度,使得中箱和上箱产生相应的挠曲,是铸件产生弯曲变形的直接原因。在现有生产 条件下,为了较好地解决浇注底板的弯曲变形,重点加强了工序间的操作和检查。首先,在下箱起 出模样后,要修平箱口,箱口的不平度控制在2ｍｍ以下。在下箱烘干时,改变过去仅用箱垫支撑 砂箱四角的方法,用两块面积为1600ｍｍ×1200ｍｍ的烤芯板来支撑砂箱。合箱时,要检 查下箱箱口的不平度,保证控制在3ｍｍ以下。如果超出范围,可以用石棉绳进行调整。经过对铸 件认真检查和加工后验证,改进后生产的105块浇注底板仅有3块弯曲变形超出4ｍｍ的控制范 围,其余均在4ｍｍ以下。32 变形铸件的校正铸铁在高温下会产生不可逆体积长大(称为“生 长”)。铸件“生长”的原因是由于空气中的氧通过铸铁的微孔及石墨渗入内部,生成密度较小的 氧化物;另外铸件中的渗碳体在高温下分解,生成密度小体积大的石墨,温度过高还会引起基体组 织转变,这些都使铸件不断长大。利用铸铁“生长”的机理,在高温退火时对变形的浇注底板进行 校正。校正的方法是在退火炉的台车上放置8块等高的垫铁,使得浇注底板在其长度方向上每侧有 4个支撑点,浇注底板装炉时弯曲的拱弧向上,在浇注底板的上方放1000ｋｇ左右的压铁。4 结论总结生产实际经验,用有箱和组芯相结合的方式生产浇注底板,通过改进工序间的操作,加 强控制和检测,可生产出合格浇注底板;关键在于下箱箱口的修整和干燥时的支撑及合箱时的检查 。依据铸铁“生长”的机理,借助高温退火时对变形的铸件进行校正,取得成功的经验,是一种切 实可行的方法大型浇注底板的铸造工艺@张义强$齐齐哈尔铁路车辆集团有限责任公司!1610 02@景树昌$齐齐哈尔铁路车辆集团有限责任公司!161002浇注底板;;
球墨铸铁;;
铸造工艺:简要介绍了毛重3.9t球墨铸铁(牌号QT45010)浇注底板的铸造工艺;论述了生产过程中出现的质量问题及解决措施,运用铸铁“生长”的机理较好地解决了变形浇注底板的校正问题1 李魁盛主编.铸造工艺设计基础 北京 :机械工业出版社 ,1 980 .
2 李庆春主编 .铸件形成理论基础 北京 :机械工业出版社 ,1 982 .
3 金属学及热处理 (热加工专业用 ) 北京 :机械工业出版社 ,1 980 .
4 陈国桢主编 .造型工手册 中国农业机械出版社 ,1 985渗入内部,生成密度较小的氧化物;另外铸件中的渗碳体在高温下分解,生成密度小体积大的 石墨,温度过高还会引起基体组织转变,这些都使铸件不断长大。利用铸铁“生长”的机理,在高 温退火时对变形的浇注底板进行校正。校正的方法是在退火炉的台车上放置8块等高的垫铁,使得 浇注底板在其长度方向上每侧有4个支撑点,浇注底板装炉时弯曲的拱弧向上,在浇注底板的上方 放1000ｋｇ左右的压铁。4 结论总结生产实际经验,用有箱和组芯相结合的方式生产浇注底 板,通过改进工序间的操作,加强控制和检测,可生产出合格浇注底板;关键在于下箱箱口的修整 和干燥时的支撑及合箱时的检查。依据铸铁“生长”的机理,借助高温退火时对变形的铸件进行校 正,取得成功的经验,是一种切实可行的方法大型浇注底板的铸造工艺@张义强$齐齐哈尔铁路车 辆集团有限责任公司!161002@景树昌$齐齐哈尔铁路车辆集团有限责任公司!16100 2浇注底板;;球墨铸铁;;铸造工艺:简要介绍了毛重3.9t球墨铸铁(牌号QT45010 )浇注底板的铸造工艺;论述了生产过程中出现的质量问题及解决措施,运用铸铁“生长”的机理较好地解决了变形浇注底板的校正问题1 李魁盛主编.铸造工艺设计基础 北京 :机械工业出版社 ,1 980 .
2 李庆春主编 .铸件形成理论基础 北京 :机械工业出版社 ,1 982 .
3 金属学及热处理 (热加工专业用 ) 北京 :机械工业出版社 ,1 980 .
4 陈国桢主编 .造型工手册 中国农业机械出版社 ,1 985
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