一种球铁大平板在V 法工艺上的实践

2021-06-03胡智菲孔亚南

中国铸造装备与技术 2021年3期

胡智菲，陶标，于凝，孔亚南

（安徽合力股份有限公司合肥铸锻厂，安徽合肥 230000）

一种球铁托板，铸件外形尺寸较大（3590mm×1790mm），平均壁厚30～50mm，属薄板类型铸件，在凝固收缩过程中易变形。同时该平板用于冲压模具工作台，需要具有很好的强度和硬度，质量要求高。我厂以往同类产品主要采用树脂砂工艺生产，树脂砂工艺生产需要配备专用的工装，另外型砂的再生回用率较低，成本高、效率低。采用V 法铸造生产，相比较于树脂砂工艺生产成本低，对V 法铸造技术拓展应用是挑战，也是机遇，可促进我厂V 法球铁铸件开发技术的提升。

1 铸件特性

铸件外形尺寸3590mm×1790mm×110mm，铸件最薄位置为30mm，铸件布满加强筋，属于超薄超大件，是目前我厂生产的最大、最薄的球墨铸铁件。其铸件材质：QT600-3。图1 为铸件外形尺寸图。

图1 铸件外形尺寸图

2 生产条件

V 法铸造用水环真空泵；柔性V 法生产线；4000mm×2600mm×600mm/800mm 特大V 法砂箱；12.5t 中频感应电炉；3t 球化浇包1 只；6t 普通浇包1 只。

3 铸造工艺设计

3.1 铸造工艺分析

球铁托板（图件号T4-800-50009），整体结构不复杂，尺寸相对较大，单重2930kg，毛坯重量3540kg，浇注重量4300kg，采用特大V 法砂箱4000mm×2600mm×600mm/800mm。配型板外形尺寸4000mm×2600mm×350mm/250mm。生产该产品的主要难点：

（1）铸件外形尺寸较大（3590mm×1790mm），平均壁厚30～50mm，属薄板类型铸件，在凝固收缩过程中易变形。

（2）V 法工艺生产，不适合倾斜浇注，易产生塌箱、变形、缩松等问题。

（3）材质要求QT600-3，铸件重、尺寸大，球化质量不易保证，易衰退。

（4）V 法铸造保温保压时间长，冷却速度慢，硬度低。

3.2 工艺方案确定

考虑到该平板大平面向下，即重要的加工面在底箱，筋条面向上。采用四只浇连冒口补缩，同时根据V 法工艺的特点，浇注过程中，上箱砂胎被多个筋条隔开，并经过长时间铁水烘烤，砂胎强度低，塌箱风险大。

因此我们选择了大平面向上，即重要的加工面向上。提高局部横浇道的高度，增强浮渣能力，采用8 只15mm×50mm 的内浇道，增加铁水充型速度。同时，侧面引出四只出气冒口的工艺方式，工艺效果如图2。

图2 工艺效果图

防止铸件变形等因素影响加工量，因此上平面加工量20mm，底面加工量16mm，且发货前，上平面粗加工10mm。

3.3 软件模拟

使用华铸CAE 软件对铸件凝固过程进行分析，平板两端有少量缩松，采用内置冷铁的方法消除缩松。

4 生产工艺

4.1 造型控制

球墨铸铁件在凝固过程中石墨化膨胀较大，提高铸型强度可以在一定程度上提高球墨铸件密度，降低形成缩孔、缩松缺陷的机率。调整震实时间，要求震实时间≥450s。砂箱长度、宽度大于加砂口，上、下箱采用加砂平齐后震实，反复4 次完成。造型负压高压小于-0.06MPa。确保砂型硬度达到95HB。

图3 华铸CAE 模拟

（1）在铸件两个面相接处的几何热节部位放置冷铁，加快此部位的冷却速度，促进均衡凝固，消除内部缩松（见图4）。

图4 热节处放置内冷铁

（2）靠近两端四只内浇道放置球铁过滤片，内浇道放置过滤网。制作挡渣扒，浇注时安排人员站在浇包的斜对面进行挡渣。

（3）使用过滤网及过滤片。铁水流动性差，采用过滤网及过滤片进行挡渣。

4.2 熔炼、炉前处理

使用3t 包进行球化处理，球化处理之后转入6 吨包进行浇注；考虑到需要2 次翻包，出炉温度提高至1450～1480℃。球化剂类型3-8，加入量16kg/t，每吨铁液孕育时加75 硅铁，加入量为15kg/t；球化时，加入0.4%～0.5%铜，压在球化剂上面；浇注时，采用硅钡钙0.1%的随流孕育；整个过程缩短时间，减少球化衰退，提高球化级别。