铸造业特点

灰铸铁自问世以来, 因综合性能优于其它材料而被广泛应用于机械行业,

尤其是合金化HT250多数用于发动机缸体、缸盖, 以及机床等有特殊要求的地方。但如何熔炼出优质的铁液, 是多年来一直困扰铸造工作者的一个难题。本厂生产的LJ465Q曲轴箱,是微型汽车发动机的主要部件, 材质为HT250, 对理化性能有特殊的要求, 由于原材料及熔炼方面的因素, 铁液质量曾时好时坏, 严重影响

了生产。经过多年攻关，各种问题1、化学成分和炉料配比的确定

1.1化学成分的确定

灰铸铁的化学成分必需按铸件的壁厚和技术要求合理选择。

一、碳当量的选择。传统方法认为, 提高灰铸铁强度就要降低碳当量, 或者提高锰量来提高灰铸铁中珠光体比例, 以此来提高强度。但是, 以降低碳当量来提高灰铸铁强度的方法会带来许多不利因素, 如工艺性能变差、白口倾向增大难以加工等, 因此未被广泛采用。当前, 普遍采用的方法是在达到较高强度的前提下, 使用尽可能高的碳当量。碳当量的提高可以大大改善灰铸铁的铸造性能, 使缩孔、缩松减少, 降低铸造废品率。本厂生产的LJ465Q曲轴箱是典型的薄壁件, 壁厚最薄处为315~4mm，碳当量控制在410%～411%。同时针对碳在化学成分中的核心作用, 参考此前生产的276Q、376Q 曲轴箱, 选择碳量在313 %～314 % , 硅量在210 %～211 % , 炉前采用快速光谱分析仪对成分进行控制。至今已生产铸件13万件, 铸件抗拉强度都能达到250MPa以上, 硬度也可达到190～240HBS , 完全满足产品技术要求。

二、合金元素的控制。合金元素在灰铸铁中的作用主要是提高铸件的强度,

主要表现为:

①细化石墨和共晶团;

②增加基体中珠光体的含量, 并使珠光体的片间距细化;

③提高渗碳体的热稳定性;

④形成碳化物或含有合金元素的磷共晶等硬化相。

但合金元素的加入一方面要考虑其对性能的影响, 另一方面还要考虑经济性。一些贵重金属(如镍) 虽然对铸件力学性能的提高有较大的帮助, 但价格较贵, 增加了铸造成本, 故不予采用。本厂加入的合金是铜、锰铁、铬铁, 加入量分别为0170 % ～ 0175 %、0175 % ～0180 %、0125 %～0130%。

炉料配比的确定

为确保获得较高的力学性能, 炉料中采用大量废钢, 并相应减少生铁使用量,

以生产出合格铸铁。这在现实生产中具有两方面的意义。

①有效地提高了铸件的性能;

②因减少了生铁使用量, 使铸造成本得到很好地控制。

由于本厂采用的熔炼设备为工频电炉,大量废钢的加入, 必然要求通过适当的方式将铁液碳量提高到合理的范围内。因此, 通过在炉内加入快速增碳剂来调整铁液的含碳量。同时也要注意, 增碳剂的过多加入会降低铁液的质量, 为此本厂曾经付出了惨痛的代价。而炉料配比又直接决定了所加增碳剂的数量, 故本厂生产的LJ 465Q 曲轴箱使用的炉料配比为生铁∶废钢∶回炉料= 2∶5∶3 。同时, 在熔炼过程中加入快速增碳剂以提高铁液中的碳含量。

随着科技的进步与铸造业的蓬勃发展，不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例，铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料，如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料，以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质，选择合适的原砂、粘结剂和辅料，然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。常用的混砂设备有碾轮式混砂机、逆流式混砂机和叶片沟槽式混砂机。后者是专为混合化学自硬砂设计的，连续混合，速度快。

造型造芯是根据铸造工艺要求，在确定好造型方法，准备好造型材料的基础上进行的。铸件的精度和全部生产过程的经济效果，主要取决于这道工序。在很多现代化的铸造车间里，造型造芯都实现了机械化或自动化。常用的砂型造型造芯设备有高、中、低压造型机、抛砂机、无箱射压造型机、射芯机、冷和热芯盒机等。

铸件自浇注冷却的铸型中取出后，有浇口、冒口、金属毛刺、披锋和合模线，砂型铸造的铸件还粘附着砂子，因此必须经过清理工序。进行这种工作的设备有磨光机、抛丸机、浇冒口切割机等。砂型铸件落砂清理是劳动条件较差的一道工序，所以在选择造型方法时，应尽量考虑到为落砂清理创造方便条件。有些铸件因特殊要求，还要经铸件后处理，如热处理、整形、防锈处理、粗加工等。

行业特点

铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。

另外，铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。

铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备。

铸造生产有与其他工艺不同的特点，主要是适应性广、需用材料和设备多、污染环境。铸造生产会产生粉尘、有害气体和噪声对环境的污染，比起其他机械制造工艺来更为严重，需要采取措施进行控制。

对于铸造工程师以及机械结构设计工程师而言，热处理是一项非常有意义，而具甚高价值用以改进材料品质的方法，借热处理可以改变或影响铸铁的组织及性质，同时可以获得更高的强度、硬度，而改善其磨耗抵抗能力等等。

由于目的不同，热处理的种类非常多，基本主要可分成两大类，第一类是组织构造不会经由热处理而发生变化或者也不应该发生改变的，第二则是基本的组织结构发生变化者。第一热处理程序，主要用於消除内应力，而此内应力系在铸造过程中由於冷却状况及条件不同而引起。组织、强度及其他机械性质等，不因热处理而发生明显变化。对於第二类热处理而言，基地组织发生了明显的改变，可大致分为五类：

(1)软化退火：其目的主要在於分解碳化物，将其硬度降低，而提高加工性能，对於球状石磨铸铁而言，其目的在於获得具有甚高的肥力铁组织。

(2)正常化处理：主要用改进或是使完全是波来铁组织的铸品获得均匀分布的机械性质。

(3)淬火：主要为了获得更高的硬度或磨耗强度，同时的到甚高的表面耐磨特性。

(4)表面硬化处理：主要为获得表面硬化层，同时得到甚高的表面耐磨特性。

(5)析出硬化处理：主要是为获得高强度而伸长率并不因而发生激烈的改变。

行业趋势

铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。

铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。