ww, xue LULU.coun
材料工 MATERIAL& TECHNOLOGY
大型超薄
高铬铸铁衬板的铸造成形
Casting Technology of Large Super Thin Lining Sheet of High Cr Cast Iron
尹怡民(石家庄强大渣浆泵有限责任公司,石家庄050035)
摘要:
高铬铸铁大型超薄衬板铸造成形在挖泥泵乃至铸造行业是一个难题,行话有“铸工怕铸板儿”之称,
况且高铬铸铁的薄板除了变形量大之外还有巨大的开裂倾向,铸造成形难度可想而知。本文介绍了通过成分
选择和工艺控制,成功铸造高铬铸铁大型超薄衬板的方法,铸件不开裂、表面光洁、硬度达标、变形量在4mm
关键词:高铬铸铁,衬板,铸造工艺
中图分类号:TG251.2:文献标识码:A:文章编号:1006-9658(2009)06-2
高铬铸铁材质的前后树板是挖泥泵主要过流部2化学成分选择
件。一般后衬板为环状结构,前衬板为筒状+环状结
化学成分选择应该掌握铸件使用性能和铸造成
构。由于大型挖泥泵铸件尺寸较大,为了制造、安装形工艺性能间取得最佳平衡点的原则,也就是说选
拆卸方便,又将前衬板拆分为肩胛环、进口衬套和前择的化学成分既要使得铸件有足够的强度和韧性来
衬板三件;后衬板拆分为肩胛环和后树板两件。这样抵御变形开裂,又要达到应有的硬度;同时还要有较
前后衬板都成了环状。但是前衬板由于有进水口而好的铸造工艺性能。
内圆直径较大,故不看成平板铸件而视为环形铸件;2.1C、Cr含量的选择C、Cr元素在高铬铸铁成分
后村板内园只需穿轴和密封机构而直径较小,是典选择中最为关键。这是因为这两种元素决定了高铬
型的平板铸件。荷兰 Van Oord公司是世界知名的疏铸铁中碳化物的数量和类型,而碳化物的数量和类
浚公司,其挖泥泵特点是设计先进、效率高,尤其是型又与材质的强度、冲击韧度、抗磨性能密切相关
叶轮和衬板遵照最经济原则设计,壁厚超薄,成功铸C、Cr对高铬铸铁强度的影响见图1、图2。
出变形量小、不开裂、硬度合格、表面光洁的此类衬
板是打开国际疏浚市场的关键。
50
1铸件简介及工芝分析
200
该铸件为 Van Oord公司挖泥泵后衬板,外圆直
恨100
径2229m,内圆直径825mm,厚度仅35m,属于典
50
型的平板铸件。铸造行话叫做“铸工怕铸板”,这是因
01015
为,板类锛件最容易变形而大幅偏离零件设计尺寸
此铸件的材质又是易裂的高铬白口铸铁,因此如何
图1Cr对高铬铸铁强度的影响川
防止其变形和开裂是最首要且必须攻克的两个工艺
考虑到用户对该叶轮的硬度要求和最大限度的
难题
控制叶轮开裂倾向,将C、Cr分别选择为2.4%~3.0%
本文从内因(成分设计)和外因(工艺措施)两个和24%~29%。
因素着手,合理选择成分以提高材质的强度;科学设2.2Si含量选择i是促石墨化元素,降低高铬铸
计铸造工艺以减少变形、开裂,收到良好效果。
铁的淬透性,在白口铸铁中应控制其含量;但是Si有
脱氧作用,能改善碳化物的形态四,这是有利的一面。
收稿归期:2009-08-19
根据Si的作用特点和生产实际情况,将其按不高于
文章编号:2009-104
作者简介:尹怡民(1971-),男,高王,主要从事抗磨材料研究高铬铸
1.0%控制。
铁件成形研究和铸造CAE数偵模拟工作
2.3Mn含量选择Mn能扩大奥氏体相区,是稳定
CFMTT中国铸造装备与技术6/2009
ww, xue LULU.coun
材料工艺 MATERTAL& TECHANOLOGY
700
样会产生开裂和较大的尺寸变形。因此对这件铸件
?500
来说,铸筋设计是最关键的设计。
5400
3.3.1铸筋尺寸确定
300
若发挥铸筋的作用必须要使铸筋先于铸件凝固
而先获得强度,从而可以在铸件产生应力变形时由
它起到牵制作用。一般选铸筋的厚度为铸件相应壁
1.522.533.544.5
C(%)
厚的0.4~0.6?,考虑到减轻清理量的因素,将铸筋厚
图2C对高铬铸铁强度的影响
度定为35x0.4=-14(mm),高度定为60mm
3.3.2铸筋位置确定
奥氏体元素;但是Mn刷烈降低Ms点温度,会使高
变形由应力产生,而热应力产生是由于铸件不
铬铸铁淬火后存在较多的残余奥氏体,不利于抗麾同部位冷却不一致引起的:在薄壁或散热快的部位
性門。根据Mn的作用特点和生产实际情况,将其按形成压应力,在厚壁或散热慢的部位形成拉应力。对
0.5%~1.0%控制
于此平板,上表面比下表面散热快,因此应将铸筋设
2.4Ni含量选择Ni不溶于碳化物,全部进人基在下表面,可以起到加快散热、使散热趋于一致的作
体,提高淬透性;但是M也降低Ms点温度,不利于
用
抗磨性叫。综合考虑,将N按0.5%~1.0%控制。
3.3.3铸筋形式的确定
2.5P、S含量控制P、S在高铬铸铁中是有害元
以前生产过十几件,虽然对冒口形式、浇道形式
素,龙共形成夹杂对材质形成割裂,对铸件的开裂倾进行了多次变化和改进,但是铸筋都是采用最常见
向影响很大,应严格控制。综合生产条件考虑,控制的井字筋,结果变形量都有17-20mm,起不到减小变
P≤0.06%,S≤0.06%。
形的作用。
表1衬板成分确定(%)
经过对废件分析,发现变形总是内圆部位下沉,
uim
结果使圆形的平板变为锥形,如图4所示(图中假想
2430101os-ol≤o6-0624210510线为铸件图纸形状,实线阴影部分为铸件实际形
状)。研究铸件的变形形状可知这种常见的井字筋对
3铸造工艺设计
阻止变形收效甚微,因为筋的走向与变形方向不完
3.1浇注系统设计
全一致;若要完全发挥筋的作用需要筋的走向与变
铸件的重量经计算为869kg,根据实践中积累的形方向完全一致才能最大限度的发挥作用。而这种
经验数据表查得F=3770mm2。现场中使用陶瓷管形式必然是从中心放射状的。铸筋最终确定见图5。
铺设浇注系统,选用直浇道为∞70m陶瓷管,面积
ん=17-20
为3846m2,内浇道选用o40mm陶瓷管3道,总面
ッa--
积3768mm2o
图4衬板的变形规律示意
3.2冒口设计
按照比例法即确定9200mm保温冒口4个,高度
300mm。
3.3铸筋设计
以前的生产实践证明,尽管浇冒口设计很科学
图5衬板的铸筋设计示意图
完美,铸件也无内外缺陷,由于铸筋设计不合理,照
4生产验证
按照设定的工艺进行手工树脂砂造型,浇注系
统用陶瓷管铺设,冒口使用保温冒口,铸筋在下箱用
手工方法严格按照工艺规定的尺寸打出。打箱清理
并热处理后去掉铸筋,将铸筋残根磨平。此时测量衬
板尺寸,沿衬板一周12处测量图4中的ん值,结果
图3衬板的铸造工艺三维效果
均为3-4mm,由于两个面均有8mm的加工余量,可
CFM中国铸造装备与技术6/2009
免费区 