康明斯发动机摇臂球铁铸件的生产

2017-01-03 09:47:10 admin 3

进气摇臂0.22KG)、排气摇臂0.24KG)是发动机上较小的铸件,最小壁厚2mm,最厚处26mm,壁厚相差悬殊给生产控制带来极大的难度。铸件材质为QT550-6,力学性能要求≥550MPa、≥6%、铸件本体硬度为200~285HBS、球化率≥85%,其金相组织为混合基体,珠光体量为40%~80%,显微组织中游离碳化物小于3%。宏观断口不应有白口。

2 摇臂的生产条件

采用3t无芯工频感应炉熔炼铁液,200kg球化处理包浇铸铁液。造型采用丹麦产垂直分型无箱挤压造型机,砂型尺寸为500mm*400mm,一型布置12件

3 摇臂的生产工艺

3.1原材料的控制

优质的原材料是保证铸件性能的前提。摇臂生茶采用Q10或Q12生铁、碳素废钢和摇臂专用回炉料,其加入比例为生铁:回炉料:废钢=(35%~45%):(35%~45%):(15%~25%)。采用稀土镁球化剂、75SiFe孕育剂和电解铜。

3.2炉前化学成分的控制

a.碳和硅。摇臂属小型薄壁铸件,壁厚相差较大,最厚处相差26mm,最薄处2mm左右,在不引起石墨漂浮的条件下适当提高碳当量,有利于改善铁液的流动性和石墨化膨胀,防止铸件薄壁处出现游离渗碳体。摇臂碳当量选定为4.5%-4.7%。碳当量选定后,一般采取高碳、低硅强化孕育的原则。摇臂碳量选定为3.85%~3.95%。较高的碳量有利于石墨球化,改善铁液流动性。

硅促进石墨化,以孕育的方式加入,其作用更显著。随着硅量的提高,铁素体量增加,且能细化石墨。对于摇臂这样的小型薄壁铸件,应适当提高硅量。但硅能固溶强化铁素体,提高韧-脆性转变温度,降低冲击韧度,故其含量也不宜太高。炉前硅量过高,孕育处理时孕育量降低,石墨球化效果变差,且孕育衰退快,摇臂产生游离渗碳体的可能行变大。因此,适当降低原铁液硅含量,在孕育处理时适当强化孕育,可保证石墨球化良好,同时可防止孕育衰退现象出现。帕金斯发电机组,康明斯发电机组,柴油发电机组厂家

b.锰。锰是促进珠光体的元素,少量的锰起合金化作用,可提高强度但降低韧性和塑性。锰易偏析,在共晶团边界上形成碳化物,薄壁铸件的白口倾向加大,使球铁的韧性和塑性大为降低。锰量过高,摇臂伸长率不能满足技术标准,摇臂生产的锰量控制为0.45%~0.60%。

c.磷。磷大于0.07%时易偏析,形成磷共晶,恶化力学性能,摇臂生产磷量控制在0.07%以下。

d.硫。硫量高必然消耗较多的球化剂,加快球化衰退,也易产生加渣和皮下气孔。

e.残余镁量和稀土量。对于摇臂这样的小型薄壁铸件,在保证球化的情况下,残余镁量和稀土量应尽可能低一些。残余镁量过高,铸件产生气孔、缩孔、缩松倾向增加;残余稀土量过高会恶化石墨形状而降低球化率,铸件产生游离渗碳体的倾向增加。

3.3球化处理与孕育处理

3.3.1球化处理

出炉温度1510~1530℃,浇铸温度1340~1420℃。球化剂采用白口倾向小、形核率高的稀土镁硅铁球化剂FeSiMg7RE3Ca1.8,加入量为1.1%~1.3%,采用包内冲入法球化处理。

3.3.2孕育处理

在球化反应完毕补加入铁水时,进行溜槽冲入法孕育,孕育剂加入量占出水质量的1.1%~1.3%,以白口深度1~2mm为准。

4 摇臂生产过程中常见缺陷及解决措施

4.1碳化物超标、硬度高

对于摇臂这样的小型薄壁铸件,如过程控制出现波动,极易出现碳化物超标、硬度高的现象,为此采取了以下改进措施。

a.         浇铸温度控制为1340~1420℃,铁液温度低于1340℃不允许浇铸。

b.         每型铁液浇铸时间控制在5~7s,每包铁液控制在6min内浇完。

c.         铸件冷却时间控制在15min以上。

d.         在保证球化的情况下,尽量减少球化剂的加入量。

e.         强化孕育。适当降低原铁液硅含量,孕育处理时适当强化孕育,保证石墨球化良好,同时可防止孕育衰退。原铁液硅量由1.4%以上降至1.20%~1.40%,孕育量由原来的0.75%~0.95%提高至1.1%~1.3%。

f.         直浇道末端增加排“首股”冷铁液卧槽,将“首股”冷铁液排除。

4.2气孔

气孔是球铁摇臂生产过程中常出现的缺陷,消除这种缺陷采取的措施如下。

a.         控制浇铸温度在1340~1430℃。

b.         在保证球化的情况下,残留镁量尽可能低。生产证实,残留镁量超过0.05%时,摇臂极易出现气孔。

c.         控制型砂水分为3.8%~4.5%。生产中,型砂水分超过4.5%时,摇臂气孔相当严重。

d.         采用高效FS粉替代普通煤粉,型砂发气量在14~18mL/g范围内对控制气孔效果明显。

4.3伸长率低

Y型试块有缺陷时易出现伸长率低的现象,故采取如下措施解决。

a.         控制碳硅化学成分,强化孕育。

b.         控制锰含量。

c.         延长Y型试块开行时间,保证在1h以上。

d.         每炉制作两件Y型试块。

5 结论

a. 挤压造型生产球铁摇臂具有生产率高、成本低的特点,可以满足大批量生产的需要。

b. 球墨铸铁具有与钢相近的韧性及优良的铸造性能、耐磨性能和抗疲劳性能。康明斯B系列发动机进排气摇臂材质选用球铁,应用效果良好。

c. 球铁摇臂生产的关键是原材料的选定以及化学成分和球化处理、孕育处理的稳定控制。

       

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