伴随着我国经济的发展,与机床需求密切相关的领域也会有更大更深的调整和改造。随着这种发展趋势,对机床铸件性能提出了更高的要求。为保证机床铸件的强度、硬度等性能,采用了降低碳、硅含量,加快时效处理冷却速度等措施,使铸件在生产或时效处理过程中经常发生变形、裂纹甚至断裂等现象。根据以上现象,我们在实践中总结出了一些预防机床铸件开裂的措施。
一、化学组成。
(1)表1显示了使用高碳低硅的机床铸件的化学组成建议。
(2)高碳当量选型时,尽可能采用高碳当量,有利于防止机床铸件产生裂纹。
高硅碳比将硅碳比控制在0.57~0.62之间,且高碳、低硅使机床铸件不容易产生裂纹。
(4)生产灰铁件时,应考虑锰硫比,即Mn=1.71S+(0.2~0.3)。在实际生产过程中,将锰硫比略有提高,特别是对HT250、HT300等材质的锰硫比。
(5)低合金化铁液中添加合金元素,可增加奥氏体枝晶的数量,并使珠光体、铁素体、石墨和共晶团得到强化,提高断面敏感性。通常wCu=0.4%~0.6%,wCr=0.2%~0.35%,还可以加入Sb,Sn,Mo等其它合金元素。但在实际生产中,很少使用单一的元素,将Cu和Cr、Cu和Sb、Cu和Sn等组合使用,在使用过程中要综合考虑,才能真正发挥合金的作用。
二、成分。
良好的炉料配比可减少机床铸件开裂倾向,同时能保证铸件内部质量。特别是电炉的熔炼,更要注意料比。在实际生产中,原料是:生铁+废钢+回炉料+碳化剂(按成熟比例加入)。
三、孕育处理。
在孕育过程中可促进石墨化,可减少机床铸件白口、改善断面均匀性、控制石墨形貌、减少其它石墨和铁素体的形成,从而获得更好的片状石墨等特性。但选择合适的孕育方法至关重要,采用不同的孕育方法可以得到长度和厚度不同的石墨,对机床铸件性能起着决定性的作用。机床铸件是否出现裂纹根本的原因是金相组织。现在,已改用以下几种孕育方法:瞬间孕育(专用漏斗)、浇口杯和浮硅孕育等等,已经取得了明显的效果,如图1和图2所示,在不同的孕育方法下,所用的孕育剂种类和孕育量是一样的,只是在金相图像中,孕育方式不同。
4.处理时效。
我国铸件的时效处理方式主要有热时效、振动时效和自然时效,其中热时效占主导地位。机床铸件在热时效过程中经常出现裂纹、变形等缺陷。热处理工艺不合理或人为操作原因造成18t台面在热处理过程中由中间断裂的情况时有发生,分析主要是热时效处理不当造成的铸件断裂。为防止铸件在热处理过程中出现裂纹、变形等缺陷,应注意以下几点。
装炉温度应在装炉温度以下150℃范围内。
升温不可过快,升温速率一般为30~100℃/h,复杂铸件温度控制在20℃/h以内。
保温时间不够充分,温度过高,保温时间过短,造成铸件应力**不良,过高,导致强度和硬度降低。隔热温度一般在500~600℃之间,保温时间一般在2~6小时,25mm/h可根据壁厚计算。
可以选择以下形式的铸件时效处理的高温度:
T=480+0.4σb
公式中σb——30毫米直径标准试条的拉伸强度(MPa)。
铸造保温时间及高温度应综合考虑壁厚、尺寸、结构、材料等因素,不能100mm厚的铸件4h保温。
冷却速度快,冷却速度快,**应力效果差;炉膛内冷却速度应控制在30℃以下,如表4所示。
此外,延长机床铸件型内冷却时间,对防止铸件开裂也是很有好处的。
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