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機床床身鑄件

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通過新產品的開發,不僅使我廠在新機床床身鑄件的開發上積累了豐富的經驗,同時也為我們在新產品自主研發上提供強有力的支持,不遠的將來,我相信,我們鑄造將成為機床床身鑄件質量過硬、客戶放心的品牌鑄件。
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  簡介:通過新產品的開發,不僅使我廠在新機床床身鑄件的開發上積累了豐富的經驗,同時也為我們在新產品自主研發上提供強有力的支持,不遠的將來,我相信,我們鑄造將成為機床床身鑄件質量過硬、客戶放心的品牌鑄件。

          為了得到高強度的灰鑄鐵,保證其機床床身鑄件的抗拉強度在300N/mm2以上,我公司在生產機床床身鑄件十幾年工作經驗中不斷總結,單從提高強度方麵來講,其方法有二種。
          方法一:改變爐料的組成,廢鋼的加入量,從而降低碳當量並進行包內孕育處理。
          方法二:加入少量合金元素與孕育相結合的措施。方法一由於降低了碳、矽含量,其碳當量較低,減少了石墨數量,細化了石墨,增加了初析奧氏體枝晶量,從而提高了機床床身鑄件的強度,但同時碳當量的降低會導致機床床身鑄件性能的降低,機床床身鑄件斷麵敏感性,機床鑄件內應力增加,硬度上升,加工困難等問題。
          方法二利用在爐前加入少量合金元素,可適當促進和強烈穩定機床鑄件內部珠光體的形成,並部分細化珠光體,強化鐵素體,形成適量的碳化物,同時應使原鐵液保持較高的碳當量,使其白口傾向減少,鑄造性能好,不易產生縮孔、縮鬆現象。經過比較,再根據我廠機床床身鑄件結構的特點(結構複雜、薄壁鑄件高強度),於是我們決定采用二種方法,經過多次分析和比較決定選用銅、鉻兩鍾合金同時使用及孕育處理相結合的方法來進行低合金化高強度機床床身鑄件的試生產。
     為了確保我廠低合金化高強度機床床身鑄件的試製成功,找出了一些在實際生產中影響低合金化高強度機床床身鑄件試製的一些主要問題,進行因果分析(見圖一)。例如:原材料、操作、方法等,並對這些主要問題實行整改措施,具體落實到工作人員、檢查人員,從而使得這些問題在現場生產過程中事先就得到了控製,
以保證新產品試製成功。
  一、解決方案
  (1)、配料計算
  A:通過計算,確保各原料佳的加入比例:廢鋼25%;新生鐵30%;回爐鐵20%; 留用鐵水為25%,使原鐵水的化學成分達到其要求。
  (2)、電爐熔煉工藝
  A:選擇合理的投料順序
  留用鐵水……廢鋼……熔劑……新生鐵……回爐鐵……矽錳鐵……除渣……增碳劑……合金……陳渣
  B:變質劑鐵水包內處理
  C:孕育劑鐵水包內處理
  (3)爐前控製
  A:光譜分析試樣,調整其化學成分
  B:用濕型三角試片檢測,原鐵水白口寬度一般控製在4毫米以下
  (4)化學成分的選擇
  A:原鐵水應保持較高碳當量,以使鐵水具有良好流動性
  B:鐵水在相同的碳當量下,選用高碳矽比(C/Si)
  C:提高鐵液的出鐵溫度, 以使鐵水具有良好鑄態性能
  (5)溫度控製
  A:熱點隔測1520℃出鐵水
  B:1480℃澆鑄
  (6)原料
  A:采用的新生鐵,幹淨的廢鋼
  B:保證矽鐵、錳鐵、增碳劑的有效含量,以保證其吸收率
  (7)變質劑、孕育劑、合金的加入量(以出1.2噸鐵水為例)
  A:按熔煉工藝要求,變質劑(氮化鉻)按0.3%稱量加入
  C:孕育劑(鍶矽)按0.5%稱量加入
  五、具體實施
  各原料按配料百分比各自加入,含碳量用增碳劑調整;含矽量則用75%矽鐵調整;含錳量用65%錳鐵調整;磷和硫的含量均小於要求值,
熔煉時鐵水溫度控製在1500℃——1520℃之間。
  (一)、低合金化高強度灰鑄鐵(HT300)的理論設計和實際效果。
  (二)、在實際測試中,出鐵水溫度控製在1500℃——1520℃之間,澆鑄溫度控製在1470℃——1490℃之間,鐵水的含碳量控製在c=3.15(%)——3.25(%);
矽控製在Si=2.10(%)——-2.30(%)時;將合金:(銅)按1.2%比例加入,氮化鉻與孕育劑(鍶矽)按0.6%:1.0%加入時,發現抗拉強度可以達到360N/mm2敲三角試片,
白口寬度在6——-9毫米之間,同時鐵水流動性差,敲開鑄件,從它的斷麵上可以看到,雖然斷麵晶粒較細,但機床床身鑄件斷麵的顏色呈銀灰色,
機床鑄件的薄壁處有“白口”現象出現,而且敲打機床床身鑄件,發現機床床身鑄件有脆化的趨勢,機加工時,發現機床床身鑄件內部有縮鬆現象發生,同時硬度達到HB240左右,給機加工帶來困難。
  經過多次反複調整,終確定了合金:(銅)按0.9%加入;氮化鉻與孕育劑(鍶矽)按0.3%:0.6%加入,鐵水的含碳量控製在C=3.30(%)——3.35(%)之間,
含矽量控製在Si=1.70(%)——-1.90(%)之間,此時機床床身鑄件的抗拉強度仍可達到320N/mm2以上,同時鐵水的流動性好,機床床身鑄件的各項性能指標都表現良好,
而在鐵水保持高碳當量時,應有較高的碳量、較低的矽量,這樣在添加合金後能獲得好的強度和斷麵均勻性、防止矽增加鐵素體、粗化珠光體、中和合金元素的作用。
同時,在機加工時,發現機床床身鑄件內部的縮鬆現象也不見了,三角試片白口寬度降至4毫米以下,而機床鑄件硬度仍可保持在HB=180—200左右,床身鑄件薄壁處未出現“白口”現象,
通過這樣不斷反複調整,終於生產出合格的機床床身鑄件。
  六、結論
  (一)、效果
  A:經過加入少量合金(銅和鉻),不僅可以在鐵水共析轉變時地穩定和部分細化珠光體,而且能促進碳化物形成,再加上鍶矽孕育劑孕育處理,
從而減少合金:(鉻)的白口傾向,改善機床床身鑄件斷麵均勻性,使原鐵水中石墨兩頭鈍化,類似蠕蟲狀,呈細片狀,從而減少了石墨對基體的切割作用,
同時適當增加共晶團數和促進細片珠光體的形成,以有利於強度的增加。
  B:通過加入少量合金,不僅可以生產出高強度、高使用性能的機床床身鑄件,而且大大減少了廢鋼的加入量,所以對我國目前供應的原材料廢鋼質量差,
量又少的局麵有著特別重要的意義。
  (二)、效益
  A:經濟效益
  通過試製低合金化高強度灰鑄鐵的成功,不僅使我廠節約了資金,縮短了生產周期,也為我總廠新產品迅速占領市場贏得了先機,
同時也增強了我們自己在鑄造行業中的市場競爭力。
  B:社會效益
  通過新產品的開發,不僅使我廠在新機床床身鑄件的開發上積累了豐富的經驗,同時也為我們在新產品自主研發上提供強有力的支持,不遠的將來,我相信,我們鑄造將成為機床床身鑄件質量過硬、客戶放心的品牌鑄件。  

牌號
床身鑄件壁厚/mm
σb≥MPakgf/mm2)
HT100
2.5
10
13013.3
10
20
10010.2
20
30
909.2
30
50
808.2
HT150
2.5
10
17517.8
10
20
14514.8
20
30
13013.3
30
50
12012.2
HT200
2.5
10
22022.4
10
20
19519.9
20
30
17017.3
30
50
16016.3
HT250
4.0
10
27027.5
10
20
24024.5
20
30
22022.4
30
50
20020.4
HT300
10
20
29029.6
20
30
25025.5
30
50
23023.5
HT350
10
20
34024.7
20
30
29029.6
30
50
26026.5

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