灰铸铁件浇注系统设计与注意要点
铸造工艺的基本要点铸造工艺是为了使浇注顺利进行,得到良好铸件的技术,平稳且快是加山延太郎博士的名言,即浇注时间应尽量短,消失模产生气孔的原因,而且在型腔内部又不产生紊乱那样去浇注,其要点如下。(1)关于铸型的上下:铸件的切削加工面尽量在下箱里,因下部产生缩孔少,材质致密。(2)浇注方式:有从铸件的上部浇入的顶注式和从下部、中部浇注的底注式。顶注式铸型容易产生冲砂而不怎么使用。(3)内浇口的位置:由于流入型腔内的铁水急速冷却成固体,如果在厚壁部分开内浇口铁水进不到薄壁部分,在大铸件时,内浇口若小了通过的铁水就快,内浇口附近要冲砂。要考虑内浇口的数量、形状而决定其位置。(4)内浇口的种类:主要为三角内浇口和梯形内浇口。三角内浇口容易做,梯形内浇口能防止混入铸型。(5)直浇口、横浇口、内浇口的断面积比。按西德R·LEHMANN博士的意见,直浇口为A,横浇口为B,内浇口为C时,A ∶B ∶C=3.6 ∶4.0 ∶2.0。
二、灰铸铁不可用热处理的方法来达到牌号要求
一般说来,热处理能在很大程度上改善铸造合金的组织和性能,但在灰铸铁条件下,热处理所能发挥的作用相对较小。在灰铸铁中,石墨对铸铁性能的影响很大,而任何的热处理方法都不能改变石墨的形态和分布,故不可通过热处理来有效地提高灰铸铁的性能使之达到牌号要求。
但是,提高灰铸铁力学性能的方法很多,如合理选配化学成分、改变炉料组成、过热处理铁液、孕育处理、微量或低合金化等,都可取得很好效果。
三、生产高牌号灰铸铁(孕育铸铁)的注意事项
生产产高牌号灰铸铁(一般指HT200以上)时,为了获得高的力学性能,必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度。传统的方法就是降低铁液的碳、硅含量、提高铁液的冷凝速度,但幅度稍大时就会出现D型过冷石墨及白口,反而降低灰铸铁的力学性能。
在炉前或在浇注前往铁液中添加适量的、以硅铁为主的铁合金碎粒被称作孕育处理。孕育处理在铁液中提供大量的、石墨借以生核的生核质点。***孕育将促进石墨的析出,从而消除白口、细化片状石墨并使过冷石墨转变为无方向性均布石墨(A型石墨),不但可大幅度地提高综合力学性能,同时还提高铸态组织的均一性,减小铸件由于壁厚不均、边角与心部的冷速不同而造成的力学性能差别,因此对铁液进行孕育处理是一项生产高牌号灰铸铁(孕育铸铁)的技术。
为使孕育有效,需满足孕育对原铁液的要求,即,原铁液应具有较低的碳、硅含量,或原铁液应具有较低的碳当量,双塔区消失模,碳当量愈低,孕育效果愈好,灰铸铁件强度愈高。
3,如何解决消失模侵入气孔,
工件淬火前的原始组织,例如,如何避免消失模气孔,碳化物的形态、大小、数量及分布,合金元素的偏析,锻造和轧制形成的纤维方向都对工件的热处理变形有一定影响。球状珠光体比片状珠光体比体积大,强度高,所以经过预先球化处理的工件淬火变形相对要小。对于一些高碳合金工具钢,例如,9Mn2V、CrWMn和GCr15钢的球化等级对其热处理变形开裂和淬火后变形的校正有很大影响,通常以2.5-5级球化组织为宜。调质处理不仅使工件变形量的绝1对值减小,并使工件的淬火变形更有规律,从而有利于对变形的控制。
条状碳化物分布对工件的热处理变形有很大影响。淬火后平行于碳化物条带方向工件膨胀,与碳化物条带相垂直的方向则收缩,碳化物颗检愈粗大,条带方向的膨胀愈大。对于Cr12类型钢和高速钢等莱氏体钢来说,碳化物的形态和分布对淬火变形的影响尤为***。
总之,工件的原始组织愈均匀,热处理变形愈小,变形愈有规律,愈易于控制。
4,淬火前工件本身的应力状态对变形有重要影响。特别是形状复杂,经过大进给量切削加工的工件,其残余应力若未经消除,对淬火变形有很大影响。
5,工件几何形状对热处理变形的影响
几何形状复杂,截面形状不对称的工件,例如带有键槽的轴,键槽拉刀、塔形工件等,淬火冷却时,一个面散热快,另一面散热慢,是一种不均匀的冷却。如果在Ms以上的不均匀冷却引起的变形占优势,则冷却快的一面是凹面, 若在Ms以下的不均匀冷却引起的变形占优势,则冷却快的一面是凸面,增加等温时间,增长贝氏体转变量,使残余奥氏体更加稳定,减小空冷中的马氏体转变量,可使工件的变形量***减小。