充型方式对高铬铸铁磨球气孔缺陷的影响

· · 磨球是广泛应用于矿山、冶金、建材和电力等行 业的主要易损件之一[1]，是球磨机的磨料介质。铸造磨 球的常用材质主要有铬系合金铸铁、硅锰合金贝氏体 球铁[2]。高铬铸铁磨球的显微组织中分布着孤立的M7C3 型碳化物，使其硬度较高、韧性较好；与其他磨球相 比较，具有单耗低、破碎率低等优点，因而引起了材 料技术人员的关注。但是，在实际的生产过程中，磨 球的心部、冒口根部断面及冒口的附近表面存在气孔 缺陷，影响磨球的质量，尤其是心部的气孔缺陷，破 坏了磨球的连续性，导致磨球早期失效。因此，研究 铸造磨球充型方式的特点，对消除高铬铸铁磨球心部、 冒口根部断面及冒口附近表面的气孔缺陷是非常有必 要的。本文针对充型方式对铸造磨球气孔缺陷的影响 进行了初步分析，以消除高铬铸铁磨球的气孔缺陷， 提高高铬铸铁磨球的质量。 1 试验条件 试验磨球为!120mm，材质为高铬铸铁，其中铬 的含量为13%~15%，采用2t中频无芯感应炉熔炼，金 属型铸造，其铸造 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 如下。 方案Ⅰ：模具采用一模一球模具，即单模模具。 由上、下模具和保温冒口套组成，合模后的剖面示意 简图如图1所示。 方案Ⅱ：模具采用一模四球模具。由上、下模具 和生产现场捣打的浇冒口系统组成，合模后的剖面示 意图如图2所示。 2 试验过程及结果 金属炉料在2t中频无芯感应炉内熔化以后，将同 包铁液分别浇入两种方案的金属型模具中，进行充型 方式的对比试验。 收稿日期：2007-09-24收到初稿，2007-11-25收到修订稿。 作者简介：贺国强（1973-），男，陕西合阳人，工程师，主要从事铸造技术工作。E-mail：hgq-188@163.com 贺国强 （金堆城钼业集团有限公司机电修配厂，陕西华县 714102） 摘要：针对高铬铸铁磨球在生产过程中心部和表面产生气孔缺陷的问题，对比分析了一模一球和一模四球两种模具的 不同充型方式对气孔缺陷的影响。结果表明，中注式充型的一模四球模具排气能力强，充型时铁液冲击力较小，充型 相对平稳，不易卷入气体，优于顶注式充型的一模一球模具。对于碳化物呈（Cr，Fe）7C3型的高铬铸铁磨球而言，采用 一模四球模具生产，可以消除磨球的气孔缺陷。 关键词：充型方式；高铬铸铁；磨球；气孔缺陷 中图分类号：TG250.3 文献标识码：B 文章编号：1001-4977（2008）06-0627-03 HEGuo-qiang （JinduichengMolybdenumGroupCo.,Ltd,Huaxian714102,Shanxi,China） Abstract：Tosolvetheproblemoftheblowholedefectsinthecenterandonthesurfaceofthehigh chromiumcastirongrindingball,theinfluenceofthetwofillingmodes-one-ballmoldandfour-ballmold onblowholedefectswasanalyzed.Theresultindicatedthattheventingeffectofthefour-ballmoldwith parting-linegatingsystemisbetter,theimpactofliquidironissmaller,andthefillingisrelativelysteady ascomparedwiththatoftheone-ballmoldwithtopgatingsystem,thereforethegasisnoteasytobe entrapped.Soforhighchromiumcastirongrindingballwhosecarbideis（Cr,Fe）7C3,theblowhole defectscouldbeeliminatedusingthefour-ballmoldwithparting-linegatingsystem. Keywords：fillingmode;highchromiumcastiron;grindingball;blowholedefects 充型方式对高铬铸铁磨球气孔缺陷的影响 InfluenceofFillingModesonBlowholeDefectsofHigh ChromiumCastIronGrindingBall !!!!!"! " !!!!!" ! " 经验交流 图1 一模一球模具剖面图 Fig.1Theprofileofaone-ballmold Jun.2008 Vol.57 No.6 铸 造 FOUNDRY 627 · · （下转第631页） 清铲后对两种方案的!120mm磨球进行了质量检 验，其结果如下。 方案Ⅰ中的磨球，其冒口的根部断面及冒口的附 近表面存在气孔缺陷（如图3），内表面光滑，形状为 椭圆形；用线切割机沿冒口中心方向将此球剖切开， 剖面上偏向于冒口方向存在气孔缺陷，内表面光滑， 形状不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf （如图4）。方案Ⅱ中的磨球，其冒口的根 部断面及冒口的附近表面没有气孔缺陷存在；用线切 割机沿冒口中心方向将此球剖切开，剖面上没有气孔 缺陷存在（如图5）。 3 分析及讨论 在方案Ⅰ中，单模的浇道、冒口是一体，没有排 气孔，浇注工艺为顶注式，且金属型模具无透气性。 铁液通过浇（冒）口进入型腔，型腔中的气体只能通 过浇（冒）口排出铸型外，所以要使型腔中的气体顺 利地排出铸型外，必须严格控制浇注速度。但是浇注 速度的快慢是由浇注工靠经验来掌握，人为因素影响 很大。如果浇注速度过快，型腔中的气体不能顺利地 排出铸型外，容易卷入到铁液中，就会在磨球的冒口 根部断面及冒口的附近表面或磨球心部形成气孔缺陷。 在方案Ⅱ中，一模四球模具的浇道、冒口是一整 体，每个球的顶端有排气孔，浇注工艺为中注式。铁 液通过浇（冒）口进入型腔，型腔中的气体不但可以 通过浇（冒）口排出铸型外，还可以通过模具型腔上 方的排气孔排出铸型外，这样就确保型腔中的气体向 铸型外排出很畅通，不易卷入到铁液中，在磨球的冒 口根部断面及冒口的附近表面或磨球心部就不会形成 气孔缺陷。 金属液浇入铸型后，浇注过程中会造成紊流旋涡， 卷入大量气体[3]。方案Ⅰ的充型方式为顶注式，铁液从 浇（冒）口直接进入型腔，冲击力较大，浇入铁液的 动量变化量就大，紊流现象比较严重，容易卷入气体。 方案Ⅱ的充型方式为中注式，铁液从浇（冒）口浇入， 经浇口窝的缓冲，沿内浇道流入型腔，冲击力较小， 浇入铁液的动量变化量就小，紊流现象相对减轻，充 型相对平稳，不易卷入气体。 卷入的气体在型腔内的铁液中上浮，直到冒口上 表面排出，则磨球心部或冒口根部断面及冒口的附近 表面不会形成气孔缺陷；如果卷入的气体在磨球凝固 前不能上浮到冒口上表面排出，而滞留在铁液中，则 在磨球心部或冒口根部断面及冒口的附近表面将会形 成气孔缺陷。高铬铸铁因其含铬量较高，碳化物呈 （Cr，Fe）7C3型时，具有体积凝固的特征[4]。由于体积 凝固的凝固区宽度很宽，当铸型中的铁液温度降低到 凝固温度区间时，铁液的各个部位几乎同时开始形成 固态晶核，并自由长大，使铁液的动力粘度增加，流 动性变差，铁液中存在的气体就不易上浮。因此，对 于方案Ⅰ来说，在铁液中的气体还没有完全排出铸型 外时，磨球的冒口表面已开始凝固结壳，阻碍气体向 铸型外排出，此时，铁液中存在的气体已难以上浮， 从而导致未排出的气体滞留在磨球心部、表面以及冒 口中，形成气孔缺陷。 4 结论 （1）一模四球模具采用中注式充型，通过浇（冒） 口、排气孔将气体排出铸型外，排气能力相对于顶注 式充型的单模模具强。 （2）单模模具采用顶注式充型，铁液冲击力较大， 紊流现象比较严重，容易卷入气体。 图2 一模四球模具剖面图 Fig.2Theprofileofafour-ballmold 图3 磨球表面气孔缺陷 Fig.3Theblowholedefectsonthesurfaceofgrindingball 图4 磨球心部存在气孔缺陷 Fig.4Theblowholedefectsinthecenterofgrindingball 图5 磨球不存在气孔缺陷 Fig.5Thegrindingballwithnoblowholedefects FOUNDRY Jun.2008 Vol.57 No.6628 · · （上接第628页）一模四球模具采用中注式充型，由于浇 口窝的缓冲作用，铁液冲击力较小，紊流现象相对减 轻，充型相对平稳，不易卷入气体。对于碳化物呈 （Cr，Fe）7C3型的高铬铸铁磨球而言，采用一模四球模具 生产，可以消除磨球的气孔缺陷，优于单模模具生产。 参考文献： [1] 解培民，符寒光.多元低合金贝氏体铸钢磨球的研究 [J].铸造技 术，2000（5）：44-46. [2] 林方夫，胡建新，马益诚，等.铁型覆砂铸造磨球工艺的试验研 究[J].铸造，2006，55（11）：1188-1191. [3] 胡汉起.金属凝固原理[M].北京：机械工业出版社，1991. [4] 苏俊义.铬系耐磨白口铸铁[M].北京：国防工业出版社，1990. （编辑：刘冬梅，ldm@foundryworld.com） 2.3 烘型 将金属型加温预热，金属型温度预热到200~250℃ 为宜（采用烘箱加热，快速热电偶测温仪测温，以严格 控制模温。本工艺235℃左右）。 2.4 浇注 金属型达到预热温度后即可浇注，浇注之前，应 用炉前快速智能分析仪、快速热电偶测温仪进行化学 成分分析、检测和有关温度测量。由于金属型的激冷 和不透气，浇注速度应做到先慢，后快 （不宜过快， 过快会影响到铸件质量），再慢。在浇注过程中应尽量 保证液流平稳。 ①浇注温度：1320~1380℃（本工艺1360℃左 右）。 ②浇注时间：6~8s。 ③铸件出型温度为800~850℃，即冒口呈暗红色 时，应马上开型以防止卡住铸件。 ④金属型冷却方式：空冷。 ⑤待金属型稍冷却后，喷表面涂料，合型再浇注。 2.5 铸件冷却 铸件出型后，应立即埋入干砂中，使铸件表层在 较大过冷度下可能形成的碳化物分解，实现自温退火， 以消除铸造应力。 浇后从顶部小冒口取样或取出铸件，按加工要求， 采用有关仪器设备作进一步检查。研制所得的铸件， 经检验符合产品要求，获得力学性能较好的铸态球铁 凸轮轴（见表2、表3）。 3 结语 由于是承接的外厂S195凸轮轴铸造项目，属小批 量生产，故金属型冷却方式采用了空冷，这无疑会影 响到生产效率，如果进行大批量生产可采用风冷或水 冷的方式；当个别铸件死角部位出现夹渣现象时，应 采取进一步净化铁液、扒渣、型腔防护等措施；应采 用控制模具温度、浇注温度、球化质量、孕育质量、 开箱温度，特别是严格控制化学成分等方法保证铸态 使用；该铸造工艺铸件变形量很小，经检测变形量不 超过1mm/总长，无须控制、调形；涂料使用前用载液 稀释并用机械充分搅拌均匀，调整到合适的粘度；未 预热的金属型不能进行浇注，否则金属型极易破坏。 通过试验 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 ，采用金属型铸造球铁凸轮轴是可 行的。化学成分的选择，尤其是碳硅量的选择，是在 金属型铸造中获得所希望的金相组织的重要条件。金 属型的涂料是能否获得无白口合格铸件的关键，同时 涂料还起到有效地延长金属型使用寿命的作用。铸件 出型后的缓冷是十分必要的，它可利用自身温度退火， 从而避免白口的产生。由于金属型冷却速度快，因此 能改善球化率，细化晶粒组织，提高综合力学性能。 同时，由于球墨铸铁的凝固特性，金属型不仅能够减 少铸件的显微缩松，而且铸件尺寸精确，节约能源， 不污染环境。通过对铸造厂生产的S195柴油机球铁凸 轮轴进行检验，在抽查的50件S195柴油机球铁凸轮轴 中，只有两件个别死角部位出现夹渣现象，其余48件 完全达到厂方图纸的技术要求。通过装机使用，用户 反映良好。 参考文献： [1] 黄鹏.现代零部件[M].北京：机械工业出版社，2006. [2] 李新德，王守忠，申超英，等.金属工艺学[M].北京：中国商业 出版社，2006. [3] 陆文华.铸铁及其熔炼[M].北京：机械工业出版社，2005. （编辑：刘冬梅，ldm@foundryworld.com） HB 274 251 28 表3 铸件的力学性能 Table3Mechanicalpropertiesofthecasting σb/MPa 620 660 690 δ（%） 2.1 2.6 2.4 αkv/（kJ·m-2） 210 230 220 表2 铸件的化学成分 Table2Chemicalcompositionofthecasting wB（%） Mg残 0.041 0.030 0.042 C 3.61 3.70 3.63 Si 2.81 2.80 2.95 Mn 0.26 0.24 0.32 P 0.04 0.03 0.04 RE 0.021 0.020 0.022 S 0.03 0.03 0.02 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 铸造铸造 王守忠：球铁凸轮轴的金属型铸造 631