大型厚壁球墨铸铁件铸造工艺研究

２０１７年第 １期 ２０１７年 ２月
· 铸造 工艺 ·
铸 造 设 备 与 工 艺
ＦＯＵＮＤＲＹ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ｄｏｉ：１０．１６６６６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ１００４－６１７８．２０１７．０１．００７
大型厚 壁球 墨铸铁件铸造 工艺研究
宋 亮 ，苏 少静 。刘利 平
铸造 设 备 与工 艺
冷铁
ａ）产 品冷铁布置
ｂ）模具
系统
图 ２ 产 品 浇 注 系统
２．３ ＣＡＥ仿 真 技 术 采 用铸 造过 程 仿真 软件 （ＭＡＧＭＡ软件 ）对 铸造
过 程 进 行 充 型 、凝 固 的仿 真分 析 ，在 铸 造 生 产 前 准 备评 估过程 中可能存在 问题 ，提 前解决 ，提升质 量 ，其 中 ＭＡＧＭＡ对薄壁 、厚壁铸铁 的模拟设置是 一 致 的，如确信铸型强度非 常好 ，可 以将铸 型强度 设 置 选项 内选 择 “ｄｉｅ”．如 图 ３所 示 为 项 目产 品充 型 、凝 固模拟 效果 图 。图 ３ａ）图为使 用液 态补缩 冒 口 ＋少 冷铁 ，铸 件 ３个 区域有缩 松显示 ，缩松 较集 中 ，但 均在非关键区域 ，且在壁厚中心位置 ；图 ３ｂ）图使用 冷 铁 分 区 、大 冒 口补 缩 ，缩 松 主 要集 中在 ２个 区域 ， 缩松较分散 ，在壁厚 中间区域 ，无加工外漏风险。
（Ｋｏｃｅｌ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ Ｎｉｎｇｘｉａ ７５００２１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ。ｆｅｅｄｅｒｌｅｓｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｆｅｅｄｅｒ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｏｎ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｍ ｉｎｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｗｉｔｈ ｔｈｉｃｋ ｗａｌ１．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｃａｓｔｉｎｇ，ｍ ｅｌｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｕｒ ｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒ ｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｃｈ ｃａｓｔｉｎｇ．
２．１ 生 产 方 法
呋喃树脂 砂 造型 ，树脂 加入 质 量分 数为 １．２％， 固化剂 ４５％，型砂 抗拉 强度 控制在 ５．０ ＭＰａ～６．０ ＭＰａ 之 间 ，中 频 炉熔 炼 ；两 种 方 案 采用 与铸 件 同结 构 的 １／８实体模样。方案 １：少冷铁 、无 冒口铸造（液态冒 口补缩 ）；方案 ２：冷铁分区、大 冒口补缩 的方案 。同 型生产浇注，打箱后 ｕＴ探伤 ，确定生产工艺。 ２．２ 浇注 系统
方案 ２：冷铁分 区 、 大 冒 口补缩 的方案 。完 成 铸 造 后 对 实 体 进 行 试 块 ＵＴ探 伤 质 量 ，对 比结果 ，并与仿真模拟 的结果 进 行 对 比 ，寻 找 图 ｌ 项 目产 品结构示意 图 生 产 厚 壁 球 铁 铸 件 的 生产 工艺 。
２ 试验 方案
我 公 司 给 一 国 际 知 名企 业 供 应 矿 山 机 械 球 墨 铸铁 件产 品 。该产 品在 矿机 机组 中主要 用 于矿石 的 破碎作 业 ，以及作 为传 动轴 的连接部位承受高载 荷 、高力矩［２１，因此对铸件的组织性 能要求极高 ，铸 件内部在 ｕＴ检验中不允许有任何大小的纵 向延伸 裂 纹 。该 系列 产 品 为厚 大 断面 球 墨铸 铁 件 （最大 壁 厚 达 ３１２ Ｉｎｍ，主体壁 厚 １９６ ｍｍ），铸 造技 术 难度 大 、 质量 要 求高 ，产 品结构 如 图 １所 示 。
关 键 词 ：矿 山机 械 ；球 墨 铸铁 ；厚 壁 大件 中图分 类号 ：ＴＧ２４２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１６７４—６６９４（２０１７）０１—００２０—０４
Ｃａｓｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ ｗｉｔｈ Ｔｈｉｃｋ Ｗ ａｌｌ ＳＯＮＧ Ｌｉａｎｇ，ＳＵ Ｓｈａｏ－ｊｉｎｇ，ＬｌＵ Ｌｉ－ｐｉｎｇ
１ 试验 目的
试制壁厚 １９６ ｍｍ～３１２ ｍｍ，高度 １ ４００ ｍｍ的 球墨铸铁件 ，分别采用两种方案 ：
收 稿 日期 ：２０１６—１０—１１ 作者简介 ：宋亮 （１９８６一），男 。汉族 ，宁夏石嘴 山人 ，本 科 ，现 主要从
事铸造技术的研究工作 。
方案 １：少冷铁 、无 冒 口铸 造 （液 态 冒 口补 缩 ）；
摘 要 ：通 过 对 矿 山 机 械 类 球 墨 铸 铁 厚 壁 大件 的 研 究 ，就厚 壁 大 件 采 用 无 冒 口铸 造 和 大 冒 口补 缩 铸 造 两 种 工艺方案进 行试验对比 ，确 定 了合理 的铸造 、熔炼和浇 注方案 ，获得 了厚壁铸件在不 同铸造方案下的 实际效果 ， 得 出了生产此类产品的工艺方法，为此类铸件 的批量化 生产奠定 了技术基础和生产经验 。
Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：ｍｉｎｉｎｇ ｍ ａｃｈｉｎｅｒｙ，ｄｕｃｔｉｌｅ ｉｒｏｎ，ｔｈｉｃｋ ｗａｌｌ ｃａｓｔｉｎｇ
球墨铸铁呈粥状凝 固，凝固温度范围宽 。厚大 球墨铸铁件 由于壁 厚大 ，凝 固时间长 ，石墨球 大且 少 ，产 生缩 孑Ｌ、缩 松 的倾 向 比灰铸 铁 件大 得多 。在 工 艺 设 计 思 路 上 ，有 人 认 为应 该 遵 循 顺 序凝 固 的 原 则 ，有 人 认 为球 墨铸 铁 件 在 满 足 一 定 条 件 下 ，只 需 要采用 小冒 口或无 冒口也能生产 出结构完整的铸 件 。对 于 厚壁 大 件球 墨铸 铁 件 如何 解决 以上 问题 ， 是一 个需 要克 服 的难题 ｃｌ１。
采用 开 放式 横 浇道 锯 齿 集渣 、凹槽 挡 渣效 果 检 验 ，浇 注 系统 比例 为 Ｓ直：Ｓ横：Ｓ内＝ｌ：２．５：２．４，
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２０１７年第 １期
宋 亮，苏少静，刘利平：大型厚壁球墨铸铁件铸造Ｔ艺研究
内浇 口流速低 于 ２．０ｍ／ｓ，浇注重量 ５．４ｔ，浇注时 间 ５０ｓ ±５ ｓ．如 图 ２所 示 为设计 的项 目产 品 的浇 注系 统 。