HXD2型机车齿轮箱表面质量工艺研究
冷热工艺机车车辆工艺第６期２００８年１２月文章编号：１００７石０３４（２００８｝０６抛２４．０２
ＨｘＤ２型机车齿轮箱表面质量工艺研究
封雪平，陈小华
（南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司，江苏常州２１３０１１）
摘要：针对ＨｘＤ：型机车球铁齿轮箱磁粉探伤时上表面存在分散性裂纹状痕迹的情况，利用扫
描电镜和能谱分析得出此缺陷为二次氧化夹渣。通过改进浇注系统，优化熔炼工艺等措施有效的
防止了表面夹渣的形成，取得了良好的效果。
关键词：齿轮箱；球墨铸铁；夹渣
中图分类号：ｕ２６０．３３２，ＴＧ２４文献标识码：Ｂ
ＨｘＤ：型机车是国内某公司与国外公司技术合作生产的大功率交流传动电力机车，传动齿轮箱是国产化的关键零部件。本文以齿轮箱上箱体为例，介绍了提高其表面质量的工艺措施。
齿轮箱材质牌号为ＥＮＧＪｓ４００—１８ＬＴ。上箱体毛坯轮廓尺寸为１３９０ｍｍ×３８０ｍｍ×５４０ｍｍ，铸件重２７５ｋｇ。熔炼设备为１ｔ中频感应炉。采用呋喃树脂自硬砂手工造型。铁液用稀土镁合金进行球化处理，７５Ｓｉ—Ｆｅ孕育处理。
ｌ表面磁粉探伤情况
ＨｘＤ：型机车球铁齿轮箱磁粉探伤参照ＥＮｌ３６９标准。采用湿法连续法进行多向磁粉探伤，探伤要求Ａ１—１５／５０试片中的人工缺陷应完整清晰显示。齿轮箱法兰处为磁粉探伤重要部位，此处壁厚５０ｍｍ左右，磁粉探伤要求达到ｓＭｌａ—ＬＭｌａ／ＡＭｌａ；其他非重要探伤部位，磁粉探伤要求达到ＳＭ３ａ—ＬＭ３ａ／ＡＭ３ａ，具体要求见表ｌ、表２。
在齿轮箱试制的初始阶段，磁粉探伤时齿轮箱上表面存在分散性裂纹状痕迹。这些痕迹单个长度３—５ｍｍ左右，深度为５ｍｍ左右。
表ｌ非线性缺陷读数
收稿日期：２００８—０５一０７
作者简介：封雪平（１９６８一），男，高级＿［程师，工程硕士。
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表２线性和直线性缺陷读数
２原因分析
为寻找产生磁痕堆积的原因，截取缺陷部位做成金相试样，沿垂直表面方向磨抛进行金相分析。如图ｌ为相对应的金相照片，从图可知，基体石墨为８５％Ｖ１５＋１５％Ｖ５，在试样的边缘存在一裂纹状缺陷，缺陷附近存在片状石墨。图２和图３分别为缺陷处的扫描电镜照片和能谱图，从能谱得出此夹渣成分为：氧、铁、镁、硫、铈、硅和钙。综合分析表明：此缺陷为铁液中残余的Ｍｇ和Ｃｅ氧化生成的氧化夹渣。球化处理后，铁液中残余的Ｍｇ和ｃｅ在浇注、充型过程中氧化并被卷入铸型，在型内上浮并吸附硫化物聚集在铸件的上表面。因此磁粉探伤时在铸件的上表面出现发散性裂纹状痕迹。
图ｌ
缺陷处金相照片
万方数据
ＨｘＤ２型机车齿轮箱表面质量工艺研究
图３缺陷处能谱图
３影响因素及对策
３．１浇注系统的影响
浇注系统对夹渣的形成有较大的影响。充型越平稳，形成氧化夹渣的倾向越小。在齿轮箱试制阶段，考虑到增加补缩效果，浇注系统采用的是上注工艺，铁液从上壁进入铸型。此种工艺铁液飞溅严重，造成氧化夹渣的倾向性大。改进工艺后，采用底注工艺，铁液从底部进入铸型。相比上注，底注时铁液充型更平稳，造成氧化夹渣的倾向更小。
３．２残留镁的影响
球铁件镁残留量与夹渣的形成有密切的关系…。铁水中的镁性质十分活跃，极易氧化，在铁水表面形成氧化镁，这种液态渣很难去除，且随着铁水的流动不断出现新的界面。扒渣和充型过程不断产生持续氧化。这种氧化物比重小，在上浮过程中吸附硫化物微粒，将硫化物带到铸件表面，形成夹渣。因此生产中在保证球化等级的前提下应适当降低残余Ｍｇ量，残余Ｍｇ量的降低对预防氧化夹渣有显著的效果。
３．３熔炼工艺的影响
熔炼工艺对夹渣的形成有很大的影响。熔炼温度过低，铁液的粘度高，各种氧化物、夹杂物不易上浮，浇注后凝固较快，最终形成夹渣；随着温度的升高，铁液的粘度降低，有利于夹渣物的排除；Ｋａｃｚ—ｍａｒｅｋ等人的研究旧１，也证明了上述２个阶段。图４反映浇注温度与熔渣之间的关系。但熔炼温度过高，铁水氧化又加剧，氧化物浓度提高，铁水纯净度有所下降，夹渣的倾向性又增加。通过试验发现以下熔炼工艺对降低氧化夹渣有显著效果：熔炼温度应为（１５５０±２０）℃，镇静后扒渣，（１５２０±２０）℃出铁球化，球化处理后表面再加入集渣剂，用于集渣并在铁液表面生成一种保护膜减少二次氧化。
图４浇注温度与熔渣的关系
４结论
（１）磁粉探伤时在齿轮箱上表面发现分散性裂纹状痕迹，此缺陷为铁液中残余的Ｍｇ和Ｃｅ氧化后形成的二次氧化夹渣。
（２）浇注系统对夹渣的影响较大。相比上注，底注充型更平稳，形成氧化夹渣的倾向越小。
（３）在保证球化等级的前提下，应适当降低残余镁量，残余Ｍｇ量的降低对预防氧化夹渣有显著的效果。
（４）熔炼温度（１５５０±２０）℃，镇静后扒渣，（１５２０±２０）℃出铁球化，球化处理后表面再加入集渣剂覆盖，采用此熔炼工艺可有效减少夹渣的形成。
生产中采用上述措施后，ＨｘＤ：型机车球铁齿轮箱表面质量有了较大提高，完全符合ＡＩｓｔｏｍ的要求。
参考文献：
［１］徐建林．球铁件夹渣缺陷形成的影响因素分析［Ｊ］．兵器材料科学与工程，２００３，２６（２）：１９—２２．
［２］ＫａｃｚｍａｒｅｋＪＥＲ，Ｌｅｉｔｅ珊ａｎｎＲ，ＨｅｉｎｅＲｗ．Ｈｎｈｏｌｅａｎｄ８１８９ｃａｓｔ—ｉｎｇｄｅｆｂｃｔｓｉｎｄｕｃｔｉｌｅｉｒｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉ“ｇ［Ｊ］，ＡＦｓＴｒａｎ８ａｃｔｉｎｇｓ，１９９７，１０５：６７—７５．●
（编辑：朱佩）
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万方数据
HXD2型机车齿轮箱表面质量工艺研究
作者：封雪平， 陈小华， feng Xue-ping， Chen Xiao-hua
作者单位：南车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司,江苏,常州,213011
刊名：
机车车辆工艺
英文刊名：LOCOMOTIVE & ROLLING STOCK TECHNOLOGY
年，卷(期)：2008(6)
被引用次数：1次
参考文献(2条)
1.徐建林球铁件夹渣缺陷形成的影响因素分析[期刊论文]-兵器材料科学与工程 2003(02)
2.Kaczmarek JE R;Leitermann R;Heine R W Pinhole and slag casting defects in ductile iron processing 1997
引证文献(1条)
1.宋军辉.封雪平.崔青勇提高球铁活塞裙铸件表面质量的研究[期刊论文]-机车车辆工艺 2010(3)
本文链接：https://www.360docs.net/doc/725181414.html,/Periodical_jcclgy200806010.aspx