顎式破碎機(jī)主要應(yīng)用于礦山機(jī)械，連桿是破碎機(jī)里比較關(guān)鍵的零部件，屬于我公司新開(kāi)發(fā)的CI00產(chǎn)品系列，該產(chǎn)品為大型箱體類鑄鋼件，主要輪廓尺寸為2495mm×938mm×71 mm，材質(zhì)為ZG20Mn5，鑄件單重3829kg，主要壁厚40～50mm。技術(shù)要求全部磁粉探傷及超聲波探傷，制造難度較大。
1、鑄造工藝性分析
(1)鑄件壁厚較薄，產(chǎn)生冷隔紋、澆不足的可能性較大，表面質(zhì)量不好控制。
(2)鑄件局部熱節(jié)較多，熱節(jié)部位易產(chǎn)生縮松缺陷。
(3)鑄件要求磁粉和超聲波探傷，質(zhì)量要求高，鋼液內(nèi)在質(zhì)量要有保證，工藝措施要科學(xué)合理。
(4)鑄件為內(nèi)腔封閉式結(jié)構(gòu)，筋板交接處熱節(jié)較大，易產(chǎn)生粘砂，產(chǎn)生粘砂后不好清理。
(5)鑄件材質(zhì)以前我公司沒(méi)冶煉過(guò)，鑄件力學(xué)性能要求嚴(yán)格。
(6)鑄件表面質(zhì)量要求較高，按原有的習(xí)慣操作已不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。
2、工藝方案及凝固模擬
(1)工藝方案l
采用立澆方式，放置240 mm×360 mm×310 mm腰圓型暗冒口4只，進(jìn)行凝固仿真模擬，如圖2。鑄件重連同澆冒口總重為4 425 kg，工藝出品率860/<:。從模擬結(jié)果來(lái)看鑄件縮松部位較多。
(2)工藝方案2
采用立澆方式，放置240mm×360mm×310mm腰圓型暗冒口1只，放置φ120 mm圓暗冒口5只，放置φ650mm×450 mm圓冒口一只，進(jìn)行凝固仿真模擬，如圖3所示。鑄件連同澆冒口總重5 377 kg，工藝出品率71%。從模擬結(jié)果來(lái)看鑄件縮松情況比方案一有所減少。筋板交接處和筋板厚大處有縮松縮孔出現(xiàn)。
(3)確定的工藝方案經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，考慮鑄件的使用要求和技術(shù)要求，遵循順序凝固的原則，并結(jié)合凝固模擬分析和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定采用側(cè)澆方案，兩開(kāi)箱造型，分型面選擇在模樣中間部位，模樣結(jié)構(gòu)及澆注位置如圖4所示。
3、鑄件工藝設(shè)計(jì)
3.1造型工藝參數(shù)的確定
(l)縮尺
由于該鑄件結(jié)構(gòu)較緊湊，整個(gè)鑄件在凝固收縮過(guò)程中，受鑄型的機(jī)械阻礙影響不是很大，因此選擇模樣縮尺為2.0%。
(2)加工余量
由于鑄件輪廓尺寸較大，為保證加工面精度，選擇上表面加工余量為12 mm，下面和側(cè)面的加工余量為10mm。
(3)分型負(fù)數(shù)
由于采用上箱和下箱分模造型，分型負(fù)數(shù)選擇3 mm，上下箱對(duì)稱分布。
3.2澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
為保證澆注系統(tǒng)充型平穩(wěn)，減少金屬液對(duì)型腔的沖擊，避免出現(xiàn)夾砂、沖砂現(xiàn)象，我們采用底注式澆注系統(tǒng)，使金屬液充型平穩(wěn)，更好的保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量。為防止鑄件澆不足和表面出現(xiàn)冷隔紋，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開(kāi)放底返式，直澆道采用φ100 mm一個(gè)，橫澆道采用φ80 mm兩道、從中間往兩邊分開(kāi)，內(nèi)澆道采用φ60mm八道，澆注系統(tǒng)設(shè)置如圖5所示。
3.3 冒口及外冷鐵設(shè)置
由于鑄件局部熱節(jié)較多，為保證形成由鑄件向冒
4、鑄造生產(chǎn)質(zhì)量控制
4.1模樣制作與檢查
模樣采用實(shí)樣木模，要保證整體強(qiáng)度和剛度，在吊運(yùn)、起模過(guò)程中不得有任何變形，模樣要做出起模吊鼻，保證吊運(yùn)起模安全。模樣要求表面光潔度達(dá)到1級(jí)，棱角分明。鑄造圓角要從外模及芯盒中做出來(lái)。
造型、制芯以前，造型與制芯人員首先要明白圖紙及工藝要求，嚴(yán)格依據(jù)工藝圖檢查模樣、芯盒狀況，檢查的內(nèi)容包括外模尺寸、各處拔模斜度、上下芯頭定位、各部位活塊數(shù)量、位置、松緊程度。
4.2型芯砂
(1)要求原砂進(jìn)廠要全部進(jìn)行復(fù)檢，SiO2、含泥量、目數(shù)等參數(shù)必須合格，具體各項(xiàng)指標(biāo)必須達(dá)到以下要求：石英砂SiO2≥97%;目數(shù)為40-70目；含泥量≤0.5%，角形系數(shù)≤1.3。鉻鐵礦砂Cr203≥38%，Si02≤6%，Ca0≤2%
(2)每碾子型芯砂都必須做性能檢驗(yàn)，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格不得進(jìn)人生產(chǎn)，型砂實(shí)驗(yàn)員留好原始記錄備檢。型砂性能指標(biāo)：濕壓強(qiáng)度18～20 kPa，濕透氣率≥150，含水量≤3.6%．
4.3制芯
(1)制芯前準(zhǔn)備好芯骨，芯骨上焊接吊鼻或者備上鐵絲作為吊鼻，兩個(gè)大芯子內(nèi)放適量填充物；后端的芯子尤其注意采取排氣措施，芯骨強(qiáng)度足夠，外纏草繩，芯骨長(zhǎng)寬最大尺寸距離芯子外表面吃砂量大于口的順序凝固方式，保證鑄件內(nèi)部組織致密，探傷合格，通過(guò)凝固模擬分析，并依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定外冷鐵和冒口設(shè)置方案如圖6。采用φ120 mm圓暗冒口5個(gè)，腰圓型240mm×360 mm×310 mm暗冒口一個(gè)，放置φ650 mm×φ450 mm圓冒口一只。為消除凸臺(tái)及熱節(jié)處的縮孔縮松缺陷，在凸臺(tái)及熱節(jié)處設(shè)置外冷鐵。
(2)各砂芯采用樹(shù)脂砂制作，拐角處用鉻鐵礦砂制作，厚度10～20 mm。保證足夠緊實(shí)度和表面光潔度。
(3)兩個(gè)大芯子上焊接排氣管，通到芯頭的平面上，制芯時(shí)在各個(gè)筋板位置作出排氣孔，直徑φ10mm．?dāng)?shù)目?jī)傻馈?br />
(4)芯子制作完畢后，表面涂刷醇基鋯英粉涂料兩遍。
4.4造型
(1)澆注系統(tǒng)全部采用耐火磚管，注意澆口磚管之間的連接要緊密，防止型砂進(jìn)入澆口內(nèi)部。
(2)鑄件的大冒口用保溫板圍成，后端的3個(gè)異形冒口用保溫冒口。
(3)模樣放入砂箱，預(yù)留好澆口管位置和冒口位置，模樣表面涂刷脫模劑，利于脫模。
(4)面砂吃砂量大于100 mm，緊實(shí)度足夠高而且要保證均勻。
(5)使用外冷鐵以前，仔細(xì)檢查外冷鐵銹蝕情況，進(jìn)行充分打磨除銹。
(6)起模后修型光潔，型腔內(nèi)不得留有散砂。
(7)上箱造型時(shí)，適量增加吊棍數(shù)量，防止塌箱。
(8)上下箱開(kāi)箱前扎出φ6 mm出氣孔，芯頭處出氣孔保證扎透。
(9)修型后，砂型用二氧化碳適當(dāng)硬化，防止上窯烘干及吊運(yùn)過(guò)程中型腔變形。
(10)烘干后砂型用醇基鋯英粉涂料涂刷兩遍．
4.5下芯、合箱
(1)合箱以前仔細(xì)檢查型、芯尺寸，無(wú)誤后方可進(jìn)行下芯合箱。
(2)下芯時(shí)仔細(xì)核對(duì)各部壁厚是否合適，探傷部位不得采用芯卡定位，仔細(xì)檢查確認(rèn)無(wú)誤后才能下另一塊砂芯。
(3)芯子下完后，將型腔內(nèi)散砂再次清凈，同時(shí)仔細(xì)檢查各部尺寸，無(wú)誤后方可進(jìn)行合箱操作。
(4)扣箱時(shí)注意觀察是否有砂塊脫落，不允許有砂塊帶進(jìn)型腔。
4.6熔煉、澆注
鋼液的純凈度及澆注溫度直接影響鑄件的質(zhì)量。加強(qiáng)工序質(zhì)量控制，采用變質(zhì)處理及鋼包底吹氬技術(shù)嚴(yán)格控制鋼液質(zhì)量，減少鋼液中氣體及有害元素含量，控制澆注溫度和澆注速度，增加鋼液的補(bǔ)縮能力，保證鑄件組織致密。冶煉時(shí)成分按中限控制，爐前脫氧，在包內(nèi)采用稀土硅進(jìn)行變質(zhì)處理，出鋼溫度控制在1 580～1610℃。出鋼前要保證各元素含量在限定區(qū)間范圍內(nèi)。澆注時(shí)及時(shí)引火，并采取防跑火措施。澆注采取先慢澆、然后大流快澆、最后慢澆的原則，澆滿后停3 min充點(diǎn)冒口一次，然后再停5min充點(diǎn)冒口一次。鋼包采用底注式澆包，不許用新砌的鋼包。鋼包必須保持干燥，烘包溫度要保證在700℃以上，出鋼后鋼液在包內(nèi)鎮(zhèn)靜時(shí)間大于7min．用熱電偶測(cè)溫儀測(cè)溫，澆注溫度控制在1530～1550℃。
4.7精整與熱處理
(1)開(kāi)箱后，盡快清理冒口根部殘砂，保證100℃以上熱割冒口，清砂時(shí)注意不能用風(fēng)鏟直接與鑄件表面接觸，防止損傷鑄件表面。
(2)按照公司制定的完全退火工藝進(jìn)行退火，試塊同爐退火。
4.8質(zhì)量檢驗(yàn)
(1)鋼液檢驗(yàn)必須嚴(yán)格仔細(xì)，檢驗(yàn)以前，查對(duì)標(biāo)樣的成分，特別注意S、P含量一定不能超標(biāo)。
(2)超聲波探傷與磁粉探傷是鑄件質(zhì)量檢驗(yàn)中非常重要的部分，進(jìn)行超聲波檢驗(yàn)的技術(shù)人員必須在檢驗(yàn)以前充分熟悉相關(guān)超聲波探傷檢驗(yàn)文件，熟悉探傷的部位，準(zhǔn)備好檢驗(yàn)的材料和器具。
(3)力學(xué)性能檢驗(yàn)，試棒的尺寸必須按照用戶提供的試棒圖紙進(jìn)行加工和試驗(yàn)。
(4)低溫沖擊實(shí)驗(yàn)在零下30℃進(jìn)行，數(shù)值大于27J，每次準(zhǔn)備不少于3支試樣。沖擊試塊尺寸按標(biāo)準(zhǔn)制作。
5、結(jié)語(yǔ)
經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，生產(chǎn)出的破碎機(jī)連桿鑄件，表面質(zhì)量良好，組織致密，磁粉和超聲波探傷都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，力學(xué)性能完全符合技術(shù)條件要求。第一批生產(chǎn)的六件送達(dá)用戶后，全部通過(guò)用戶驗(yàn)收，無(wú)論是內(nèi)在質(zhì)量還是外在質(zhì)量都得到了用戶的質(zhì)量認(rèn)可。目前我們已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，用戶訂購(gòu)數(shù)量逐年增多，與用戶形成了良好的業(yè)務(wù)聯(lián)系，鑄件質(zhì)量贏得了用戶的滿意。
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