牵引轮的铸造生产技术.pdf

Production Techniaues生产技术牵引轮的铸造生产技术张杰，邓晓金，叶长青(中车戚墅堰机车有限公司，江苏常州21301 1)摘要：介绍了牵引轮铸件的结构特点和技术要求，根据技术要求确定了熔炼工艺方案。熔炼时，加入一定量的合金，球化处理时，使用专用的球化剂，孕育处理时，进行二次孕育。经过试验生产，浇注的铸件的力学性能、金相组织等均符合产品的技术要求。关键词：牵引轮铸件；熔炼工艺；球化处理；孕育处理；试验；力学性能；金相组织中图分类号：TG255；文献标识码：A；文章编号：1006—9658(2016)03—0045—03DOI：l 0．3969住jssn．1 006—9658．201 6．03．0l 41铸件的特点和技术要求牵引轮是电梯设备上的关键零部件，最大壁厚为138．5 mm，最小壁厚为21 mm，在工作中需承受很大的载荷，因此零件材料要求严格，需要采用高强度球墨铸铁，铸件材质为OT700．2，硬度：225～305 HB，硬度偏差不大于20 HB，本体试样抗拉强度≥700 MPa，屈服强度≥400 MPa，伸长率≥2％。金相组织上球化率≥90％，珠光体含量>90％，铁素体90％，决定熔炼时加入一定量的cu、Mo、sn，增加其基体组织中的珠光体含量，并利用铜元素；使用珠光体型专用球化剂，加入量按偏上限控制，来提高其球化率。3．1 化学成分的选择结合牵引轮的结构特点和技术要求，参照公司球墨铸铁的生产经验和查找相关技术资料，确定化学成分。(1)c：高的含碳量能促进石墨化，增加石墨球数量、改善球化质量、减少铸件的缩松倾向，但过高易产生石墨飘浮缺陷。所以，确定形(c)控制在3．5％～3．8％范围内。(2)si：一定的Si能促进石墨、防止渗碳体的产生，但Si会促进铁素体的生成，降低铸件的强度和硬度，选择Ⅳ(si)为2．1％～2．6％。(3)Mn：Mn能促进珠光体的生成，提高铸件的强度和硬度，但容易在晶界产生偏析，所以不能依靠提高Mn量来增加珠光体含量，将Ⅳ(Mn)控制在0．3％～O．4％范围。(4)Cu：Cu在铸铁的一次结晶时促进石墨化，共析转变时有效增加珠光体含量，所以特别适用于断面变化大的铸件，使铸件硬度趋向均匀；Cu在球墨铸铁细化共晶团、增加石墨球数量，提高铸件的强度和硬度。综合分析不同Cu含量对球墨铸铁性能的影响，Ⅳ(Cu)为0．8％～1．1％。(5)Mo：Mo是典型的珠光体稳定元素，且能细化石墨和珠光体，所以Mo能提高铸件的强度和硬度，彤rMo)为0．15％一0．20％。(6)sn：在球墨铸铁中添加0．04％～0．10％的sn，能使球墨铸铁基体组织中珠光体含量明显增加，但过高的锡会降低铸件的塑性和韧性，综合考虑Sn和其它元素的影响，其添加量为0．04％～0．06％。综合以上分析，成品化学成分为形(C)：3．5％～3．8％；Ⅳ(Si)：2．1％～2．6％；Ⅳ(Mn)：0．4％～0．45％；∥(P)≤0．15％；Ⅳ(S)≤0．02％；缈(Mg残)：0．03％～0．06％；∥(Re)：0．0 3％～0．0 5％；缈(Cu)：0．9％～1．1％；以Mo)：0．1 5％～0．20％；∥(Sn)：0．04％～0．06％。∥(Mn)≤0．5％，以免出现脆性，州Cu)：0．9～1．1，能显著增强珠光体的含量，吖Mo)：0．15～0．20和Ⅳ(sn)：0．04一一0．06加入量适中，在增加珠光体含量的同时不会影响延伸率。3．2球化处理及孕育处理3．2．1 球化处理采用倒包冲入法球化处理工艺，减小了球化处理温度的波动、增加了铁液倾倒的速度，减少了球化处理中球化剂的氧化和烧损，稳定了球化质量。选用珠光体型球化剂(型号为D。3)，加入量为1．3％～1．5％，球化处理温度为1 450～1 480℃。球化剂装填时将球化剂放入凹坑底部，其上覆盖细硅铁粉，最上层覆盖铜板。3．2．2 孕育处理采用含Ba、Bi的长效孕育剂复合孕育工艺。一次孕育：选用粒度为5～16姗的含Ba孕育剂，在球化处理后补铁液时加人铁液表面，加入量：0．5％一0．7％。二次孕育：浇注时进行瞬时孕育，采用粒度为0．8～1姗含Bi的孕育剂，加入量：0．1％。0．15％。3．2．3 温度控制一次孕育后温度：l 380～1 400℃；产品浇注温度：1 350～1 370℃。4试验结果试验结果见表1。表1试验结果序号 球化率 硬度，HB 抗拉 屈服 延伸率1 90％ 248 675MP8 370MP8 3．5％2 90％ 269 690MP8 385MPa 2．5％分析认为，通过使用珠光体型专用球化剂，提高了铸件的球化率，但是两次本体试样的力学性能不符合技术要求，问题的主要原因是铸件在砂型中的冷却条件较差，容易分解珠光体。5改进工艺按照以上工艺进行熔炼，在此基础上，将浇注好的铸件进行提前开箱，具体工艺如下：铸件浇注46 oFMT中国铸造装备与技术3／201 6万方数据Production Techniques生产技术完毕30 min以后开箱，将上箱吊离，下箱向下悬空平稳架住摆放自然冷却。改进工艺后试验结果见表2。表2改进1：艺后试验结果序号 球化率 硬度，HB 抗托 屈服 延伸率l 90％ 279 755MPa 425MPa 3．0％2 90％ 285 740MPa 415MPa 3．5％改进：[艺后基体组织和石墨形态如图1。I．·： ；一···。=．‘．，’-V．．．．：暑-·．。t．．；．。．：‘≮‘：·?·‘··!。。·■愆，：·一一叠蔓：i_分析认为，提前将铸件开箱，相当于对铸件表面进行了正火处理，保证珠光体含量符合技术要求，硬度均匀，经过提前开箱后力学性能符合产品的技术要求。6试验结论与总结(1)由于牵引轮铸件为珠光体型球铁件，加入一定量的Cu、Mo、Sn来稳定珠光体，以提高力学性能。(2)牵引轮铸件要求球化率大于等于90％，球化剂加入量按偏上限控制，并进行两次孕育，二次孕育时进行随流孕育。(3)由于牵引轮要求本体取样，浇注完的铸件在砂型中的冷却条件较差，珠光体分解较多，通过提前开箱来提高铸件的珠光体含量，铸件本体硬度偏差不大于20 HB，硬度均匀。参考文献【1 J 陆文华．铸造合金及其熔炼[M】．机械工业出版社，2叭2．1．12l 孑L作谦．球墨铸铁链轮铸造I：艺的改进[J】中国铸造装备与技术．1998(1)．【3J jli晓妍，李会珍．球铁轮毂的生产l：艺【J】中国铸造装备与技术，2007(2)．Traction wheel casting manufacture technoIogyZHANG Jie，DENG XiaoJin，YE ChangQin(CRRC Qishuyan locomotiVe co．，Ltd．，Changzhou 2 1 30 1 l，Jiangsu，China)Abstract：Stnlctural features and technical requirement of traction wheel casting were intmduced．Accordingto technical requirement，fomulate melting process scheme．when melting，add a certain amount alloy．WhenSpheroidizing treatlllent we use priVate nodulant，when inoculation treatment we keep on Iate inoculation．Throughproduction test，the poured casting which mechanical property、microstmctures were all confom t0 productiontechnical requirement．Keywords：traction wheel casting；melting process；spheroidizing；inoculation；test；mechanical proper够；mjcrost九lcnlres中国铸造装备与技术3／2016 oFMT 47万方数据