由于球墨鑄鐵的凝固特點—糊狀凝固方式,所以縮松不僅是它的固有缺陷,而且,采用傳統(tǒng)的工藝,很難完全。生產(chǎn)中常采用加冷鐵或冷鐵加水冷等方法,這樣把表層的縮松趕到鑄件內(nèi)部,機械加工后,縮松就不會暴露出來。但是隨著對鑄件質(zhì)量要求的提高,客戶不僅對鑄件的外觀有要求,而且對鑄件內(nèi)在質(zhì)量的要求也不斷提高。對生產(chǎn)的鑄件要求進行無損探傷,這樣躲在鑄件內(nèi)部的縮松就會被發(fā)現(xiàn)。因此,從根本上鑄件內(nèi)部的縮松缺陷是今后企業(yè)所希望達到的目標。本課題深入研究球墨鑄鐵的凝固特點和縮孔、縮松的形成機理,擬采用一種新工藝,從根本上球墨鑄鐵件的縮松缺陷,以提高球墨鑄鐵件的整體質(zhì)量。
本文是采用多種合金成分配制成多種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑,添加到不同的試塊中,利用超聲波無損探傷技術(shù)檢測試塊內(nèi)部縮松缺陷變化;對其斷面的進行宏觀組織觀察;利用金相顯鏡觀察和分析了其觀組織變化,并對試塊的布氏硬度、強度和延伸率進行了測定。 研究結(jié)果表明:通過改變除縮劑成分可減少或完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷:C型除縮劑能夠完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,效果好。D型和H型除縮劑可以明顯減少鑄件內(nèi)部的縮松缺陷,G型和I型除縮劑使球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷明顯向上表面集中。曲軸試塊豎置時,隨著加入量的增加,縮松缺陷整體向上表面集中,縮松缺陷面積先逐漸減少后又逐漸增加,不能完全曲軸試塊內(nèi)部的縮松缺陷;曲軸試塊橫置時,底部左右兩側(cè)添加除縮劑并配合頂部加冒口的工藝方案,可完全球墨鑄鐵鑄件內(nèi)部的縮松缺陷。各種球墨鑄鐵復(fù)合除縮劑對石墨的球化程度、鑄件的力學(xué)性能及珠光體含量均無明顯影響,但可使鑄件局部晶粒細化。

QT600-3齒的技術(shù)要求和生產(chǎn)工藝.鑄件質(zhì)量55 kg,外徑460 mm,主要壁厚50 mm;抗拉強度要求與常規(guī)球鐵牌號QT600-3相同,但伸長率要求提高到8％,金相組織要求單位面積球數(shù)不少于120個/mm用呋喃樹脂砂造型,鑄造工藝為:鑄件底部設(shè)4道內(nèi)澆道,鑄件頂面中心設(shè)保溫冒口,熱節(jié)部位設(shè)隨形冷鐵.鐵液熔煉、澆注工藝為:采用中頻感應(yīng)爐化鐵,RE-Mg球化劑蓋包法球化處理以及多次孕育處理;澆注后在澆口杯頂面覆蓋干砂保溫,并延長保溫時間.試制結(jié)果顯示,齒輪力學(xué)性能、金相組織均符合要求,鑄件解剖未發(fā)現(xiàn)缺陷.
750泵體鑄件材料牌號為QT600-質(zhì)量10190kg,主要壁厚75 mm,大壁厚150 mm,鑄件要求進行超聲波探傷,不允許有縮孔、縮松、夾渣及其它夾雜物.原工藝為:采用呋喃樹脂砂造型,鑄件設(shè)置環(huán)形澆注系統(tǒng),內(nèi)澆道厚度較大,鑄件頂部設(shè)置4個冷冒口,結(jié)果鑄件多處產(chǎn)生較嚴重的縮孔、縮松和夾渣缺陷.后來通過反復(fù)試驗,采用無冒口鑄造工藝,將冷冒口去除,改為薄片形排氣片,選擇恰當?shù)臐沧囟?提高鑄型剛度和使用大量的冷鐵,利用石墨化膨脹和砂芯熱膨脹進行補縮,并將內(nèi)澆道改為扁薄形,提高擋渣能力,終了上述缺陷,鑄件質(zhì)量完全達到客戶要求.
Zn對球墨鑄鐵和灰鑄鐵力學(xué)性能影響的研究方法.利用自制的300 kg中頻感應(yīng)電爐熔化鐵液300 kg.原材料采用80％的#20廢鋼+20％的Q10生鐵.隨流加入無As鋅粒.加入量分別為0.1％、0.25％、0.5％、1％,共5組,每組對應(yīng)澆注灰鑄鐵標準試棒2根、白口試樣1個,球墨鑄鐵標準試樣2根、收縮試樣1個.結(jié)果表明:對于灰鑄鐵,加入純Zn,會增加材料的白口傾向;對于球墨鑄鐵,在w(Zn)量達到0.063％的情況下,開始出現(xiàn)蠕蟲狀石墨,Zn元素對球墨鑄鐵的收縮傾向沒有影響.通過對加入不同比例的車身廢鋼進行試驗研究,發(fā)現(xiàn)雖然帶入的w(Zn)量很高,但對材料的組織和力學(xué)性能也無明顯影響.

鑄鐵在鑄造過程中經(jīng)常產(chǎn)生氣孔、渣孔、夾砂、縮孔、裂縫,澆鑄不足等缺陷.而在使用部門,由于超負荷,機械事故以及自然損壞等原因,造成鑄鐵機件的損壞也很多,對這些有缺陷件及損壞件,應(yīng)根據(jù)鑄鐵的特點,采取相應(yīng)的補焊工藝進行修復(fù).在所有的鑄鐵中,灰鑄鐵應(yīng)用廣泛(導(dǎo)軌、機床底座、工作臺、氣缸、閥門、齒輪等).由于補焊的要求及補焊對象不同,灰鑄鐵有多種補焊方法,但目前我國常用的方法是焊條電弧焊和氣焊.由于電弧焊焊條比較昂貴,一般用于補焊厚大的鑄件;氣焊縫的材質(zhì)、性能、顏色等和母材相近、設(shè)備簡單、取材容易,適于補焊中、小型薄壁件.氣焊火焰比電弧焊低,加熱和冷卻速度比較緩慢,加熱程度和加熱時間可以控制,這些都有利于石墨化.因此,氣焊仍是一種某些場合下常用的方法.
球墨鑄鐵的球化處理和孕育處理方法,從原材料質(zhì)量、工藝操作、鐵液包形狀、出爐溫度等方面,分析了影響球化孕育效果的因素,并給出相應(yīng)的防止措施,得出以下結(jié)論:(1)原鐵液w(S)量高,會導(dǎo)致球化劑的加入量增加,不利于鐵液質(zhì)量的穩(wěn)定;(2)w(RE)量高,會引起大斷面的軋輥內(nèi)部產(chǎn)生碎塊狀石墨;(3)根據(jù)鑄件大小,適當控制球化處理溫度和澆注溫度,有利于避免產(chǎn)生球化衰退和孕育衰退等現(xiàn)象;(4)采用復(fù)合孕育劑、多次孕育和隨流孕育等方法強化孕育處理,有利于增加石墨核心,改善球化效果,增加石墨數(shù)量,提高球鐵鑄件的綜合性能.