-----文章引用自"微信公眾號：鑄造生態(tài)圈" ；原創(chuàng)作者：齊重數(shù)控 袁洪志 

我公司自主研發(fā)的XK2650×40數(shù)控雙龍門雙刀架移動銑鏜床是一臺大型高端產(chǎn)品，同時具有車削功能。由于切削力非常大，所以對滑枕要求極高。該鑄件長6000mm，寬800mm，重6.5t，薄壁處厚70mm，主軸孔長800mm，厚200mm，材質(zhì)QT700-2，屬厚大斷面球墨鑄鐵件。機加工后要求硬度≥200HBW，長度方向的4個面均是導(dǎo)軌，不能有任何缺陷。主軸孔端部有4個Ф80㎜油孔，深600㎜，因此厚大部位不能有心部縮孔、縮松缺陷。滑枕中間部位需鑄入4件尺寸為Ф80㎜×10㎜、長1000㎜鋼管，鋼管的位置固定也很關(guān)鍵，并且不能因此而產(chǎn)生裂紋、氣孔等鑄件缺陷。如何滿足強度、硬度等技術(shù)要求，要靠造型工藝和熔煉工藝來解決。特別是高牌號厚大斷面球墨鑄鐵件易產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋及硬度低等缺陷，因此要通過試驗才能確定造型工藝和熔煉工藝方案。

經(jīng)過分析研究，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗和查閱相關(guān)資料，決定通過模擬試驗來摸索工藝方案。設(shè)計一件和實際鑄件比例相當(dāng)?shù)蔫T件進行試驗，分平做平澆和平做立澆兩種方案進行試驗。厚大部位在砂芯和砂型上鋪放專用石墨冷鐵，進行強制冷卻。設(shè)計專用芯骨，將4件鋼管用鋼筋焊接，固定在芯骨上，專用石墨冷鐵也用螺絲固定在芯骨上。立澆時主軸孔在下面，并加300㎜高縮頭，可以將縮孔缺陷移入縮頭內(nèi)。

同時進行化學(xué)成分和熔煉工藝的試驗，分別試驗銅、銻、鉬合金化的力學(xué)性能及產(chǎn)生缺陷的情況。

1．試驗方法、結(jié)果及分析

平做平澆和平做立澆各試驗3件，使用5t/h中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液，共澆注6件試驗件。采用呋喃樹脂砂造型、制芯，砂型24h抗拉強度大于1.1MPa。型芯舂實，采用醇基鋯石粉快干涂料。砂芯在平臺上打制，避免變形。原鐵液化學(xué)成分見表1，配料為Q10生鐵75%、廢鋼25%，增碳劑為類石墨，純銅板塊度為100~200mm，出鐵前加入到爐內(nèi)，使用釔基重稀土硅鐵鎂合金球化劑，成分為重稀土wRE=24%、wSi=40%~45%、wCa=5%~8%、wMn=4%~4.5%，Mg=8%，加入量1.8%。沖入法球化處理。孕育劑為75SiFe合金，每件澆注3個試塊。為控制孕育劑加入量，提高球化孕育效果，使用碳化硅進行爐內(nèi)預(yù)處理。試驗件化學(xué)成分檢測結(jié)果見表2，力學(xué)性能及缺陷檢測見表3。

由表3可以看出，與普通球墨鑄鐵相比，合金化后力學(xué)性能大幅提高。銅促進珠光體的生成，并細化晶粒；鉬提高了鑄態(tài)球墨鑄鐵的抗拉強度、屈服強度和硬度；銻能穩(wěn)定珠光體，提高抗拉強度，提高鑄件的綜合力學(xué)性能。平做平澆出現(xiàn)了進臟、氣孔及縮孔等缺陷，因為大平面向上，厚大部位主軸孔處于水平位置，無法避免出現(xiàn)各種缺陷。平做立澆解決了這些難題，但因立澆太高而操作不便，型內(nèi)底部壓力大，易產(chǎn)生粘砂缺陷。而立于地坑內(nèi)澆注，提高鑄型強度和剛度即解決了這兩個難題。通過試驗可得出結(jié)論，平做立澆造型工藝及加銅、鉬、銻合金化的熔煉工藝是保證鑄件技術(shù)要求和質(zhì)量的有效工藝措施。

2．生產(chǎn)實踐

通過6件試驗件的試驗過程，確定了平做立澆的造型工藝，基本掌握了合金化QT700-2高強度球墨鑄鐵的熔煉工藝。在正式生產(chǎn)該滑枕鑄件時使用兩臺5t/h中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液，配備NSP-6000型爐前快速化學(xué)成分分析儀，德國M20型直讀光譜分析儀，NSP-305MTX快速測溫儀，OCS-XS(F3)無線傳輸電子吊秤，一個10t球墨鑄鐵專用澆包，共熔煉8.5t鐵液。根據(jù)試驗檢測結(jié)果，確定了該件的目標(biāo)化學(xué)成分，見表4。

造型工藝上設(shè)計了底注和階梯澆注相結(jié)合的有利于均衡凝固的澆注系統(tǒng)和強制冷卻措施，并保證了砂型的強度和剛度，有利于提高石墨化膨脹帶來的自補縮效果，避免厚大部位產(chǎn)生心部縮孔、縮松缺陷。

通過嚴(yán)格的試驗過程和周密的工藝技術(shù)準(zhǔn)備工作，成功生產(chǎn)了4件滑枕鑄件，經(jīng)檢測，化學(xué)成分和力學(xué)性能都達到了機床設(shè)計的技術(shù)要求。

3．結(jié)語

通過試驗證明，合金球墨鑄鐵具有非常大的應(yīng)用潛力，特別是機床向著高精尖方向發(fā)展，對關(guān)鍵鑄件的強度、硬度及質(zhì)量要求也越來越高。合理的熔煉工藝和造型工藝方案以及各種工藝措施是保證合金球墨鑄鐵件質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

需注意的是，由于銅、銻的熔點低，燒損率高，熔煉過程中應(yīng)掌握好加入時機，銻燒損率為20%~25%。鉬鐵合金熔點高，可以和錳鐵一起加入爐內(nèi)。

在試驗和生產(chǎn)過程中，充分體現(xiàn)了中頻感應(yīng)電爐的優(yōu)越性，熔化速度快，成分波動小，便于調(diào)整化學(xué)成分，鐵液溫度易于控制。爐內(nèi)預(yù)處理技術(shù)效果顯著，應(yīng)大力推廣應(yīng)用。在國家大力治理環(huán)境的大環(huán)境下，中頻感應(yīng)電爐的制造技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)必將得到全面提高和推進。