一種球鐵大平板在V 法工藝上的實踐

胡智菲，陶 標，于 凝，孔亞南

（安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠，安徽合肥 230000）

一種球鐵托板，鑄件外形尺寸較大（3590mm×1790mm），平均壁厚30～50mm，屬薄板類型鑄件，在凝固收縮過程中易變形。同時該平板用于沖壓模具工作臺，需要具有很好的強度和硬度，質(zhì)量要求高。我廠以往同類產(chǎn)品主要采用樹脂砂工藝生產(chǎn)，樹脂砂工藝生產(chǎn)需要配備專用的工裝，另外型砂的再生回用率較低，成本高、效率低。采用V 法鑄造生產(chǎn)，相比較于樹脂砂工藝生產(chǎn)成本低，對V 法鑄造技術拓展應用是挑戰(zhàn)，也是機遇，可促進我廠V 法球鐵鑄件開發(fā)技術的提升。

1 鑄件特性

鑄件外形尺寸3590mm×1790mm×110mm，鑄件最薄位置為30mm，鑄件布滿加強筋，屬于超薄超大件，是目前我廠生產(chǎn)的最大、最薄的球墨鑄鐵件。其鑄件材質(zhì)：QT600-3。圖1 為鑄件外形尺寸圖。

圖1 鑄件外形尺寸圖

2 生產(chǎn)條件

V 法鑄造用水環(huán)真空泵；柔性V 法生產(chǎn)線；4000mm×2600mm×600mm/800mm 特大V 法砂箱；12.5t 中頻感應電爐；3t 球化澆包1 只；6t 普通澆包1 只。

3 鑄造工藝設計

3.1 鑄造工藝分析

球鐵托板（圖件號T4-800-50009），整體結(jié)構不復雜，尺寸相對較大，單重2930kg，毛坯重量3540kg，澆注重量4300kg，采用特大V 法砂箱4000mm×2600mm×600mm/800mm。配型板外形尺寸4000mm×2600mm×350mm/250mm。生產(chǎn)該產(chǎn)品的主要難點：

（1）鑄件外形尺寸較大（3590mm×1790mm），平均壁厚30～50mm，屬薄板類型鑄件，在凝固收縮過程中易變形。

（2）V 法工藝生產(chǎn)，不適合傾斜澆注，易產(chǎn)生塌箱、變形、縮松等問題。

（3）材質(zhì)要求QT600-3，鑄件重、尺寸大，球化質(zhì)量不易保證，易衰退。

（4）V 法鑄造保溫保壓時間長，冷卻速度慢，硬度低。

3.2 工藝方案確定

考慮到該平板大平面向下，即重要的加工面在底箱，筋條面向上。采用四只澆連冒口補縮，同時根據(jù)V 法工藝的特點，澆注過程中，上箱砂胎被多個筋條隔開，并經(jīng)過長時間鐵水烘烤，砂胎強度低，塌箱風險大。

因此我們選擇了大平面向上，即重要的加工面向上。提高局部橫澆道的高度，增強浮渣能力，采用8 只15mm×50mm 的內(nèi)澆道，增加鐵水充型速度。同時，側(cè)面引出四只出氣冒口的工藝方式，工藝效果如圖2。

圖2 工藝效果圖

防止鑄件變形等因素影響加工量，因此上平面加工量20mm，底面加工量16mm，且發(fā)貨前，上平面粗加工10mm。

3.3 軟件模擬

使用華鑄CAE 軟件對鑄件凝固過程進行分析，平板兩端有少量縮松，采用內(nèi)置冷鐵的方法消除縮松。

4 生產(chǎn)工藝

4.1 造型控制

球墨鑄鐵件在凝固過程中石墨化膨脹較大，提高鑄型強度可以在一定程度上提高球墨鑄件密度，降低形成縮孔、縮松缺陷的機率。調(diào)整震實時間，要求震實時間≥450s。砂箱長度、寬度大于加砂口，上、下箱采用加砂平齊后震實，反復4 次完成。造型負壓高壓小于-0.06MPa。確保砂型硬度達到95HB。

圖3 華鑄CAE 模擬

（1）在鑄件兩個面相接處的幾何熱節(jié)部位放置冷鐵，加快此部位的冷卻速度，促進均衡凝固，消除內(nèi)部縮松（見圖4）。

圖4 熱節(jié)處放置內(nèi)冷鐵

（2）靠近兩端四只內(nèi)澆道放置球鐵過濾片，內(nèi)澆道放置過濾網(wǎng)。制作擋渣扒，澆注時安排人員站在澆包的斜對面進行擋渣。

（3）使用過濾網(wǎng)及過濾片。鐵水流動性差，采用過濾網(wǎng)及過濾片進行擋渣。

4.2 熔煉、爐前處理

使用3t 包進行球化處理，球化處理之后轉(zhuǎn)入6 噸包進行澆注；考慮到需要2 次翻包，出爐溫度提高至1450～1480℃。球化劑類型3-8，加入量16kg/t，每噸鐵液孕育時加75 硅鐵，加入量為15kg/t；球化時，加入0.4%～0.5%銅，壓在球化劑上面；澆注時，采用硅鋇鈣0.1%的隨流孕育；整個過程縮短時間，減少球化衰退，提高球化級別。

5 鑄件性能檢測

通過調(diào)整工藝參數(shù)，對附鑄試棒做拉伸試驗，抗拉強度720MPa，斷后伸長率5.5%，布氏硬度251HBW，完全滿足球鐵QT600-3 的要求。金相鑒定:球化2 級，石墨6～7 級，如圖5 所示。

圖5 金相

圖6 毛坯圖

6 結(jié)論

（1）V 法工藝生產(chǎn)球鐵平板件，不能夠生搬硬套樹脂砂工藝、潮模砂工藝生產(chǎn)的球鐵件的工藝方案，要尋找出適合V 法生產(chǎn)球鐵件工藝生產(chǎn)方法。

（2）保溫、保壓時間提高至24h，開箱后就地冷卻10h，有效的減少了鑄件變形的問題。

（3）直澆口采用陶瓷管，防止?jié)部跊_砂，保證鐵水純凈度。

采用V 法鑄造工藝生產(chǎn)大型平板球鐵件的成功實踐，是V 法產(chǎn)品升級的重要體現(xiàn)之一，對V法產(chǎn)品的附加值提高具有重大的推動作用，為今后V 法工藝生產(chǎn)高端鑄件奠定了基礎。