-----文章引用自"微信公眾號(hào)：鑄造生態(tài)圈" ；原創(chuàng)作者：齊重?cái)?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(dòng)銑鏜床是一臺(tái)大型高端產(chǎn)品，同時(shí)具有車削功能。由于切削力非常大，所以對(duì)滑枕要求極高。該鑄件長(zhǎng)6000mm，寬800mm，重6.5t，薄壁處厚70mm，主軸孔長(zhǎng)800mm，厚200mm，材質(zhì)QT700-2，屬厚大斷面球墨鑄鐵件。機(jī)加工后要求硬度≥200HBW，長(zhǎng)度方向的4個(gè)面均是導(dǎo)軌，不能有任何缺陷。主軸孔端部有4個(gè)Ф80㎜油孔，深600㎜，因此厚大部位不能有心部縮孔、縮松缺陷?；碇虚g部位需鑄入4件尺寸為Ф80㎜×10㎜、長(zhǎng)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(qiáng)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(hào)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(yàn)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(yàn)和查閱相關(guān)資料，決定通過模擬試驗(yàn)來摸索工藝方案。設(shè)計(jì)一件和實(shí)際鑄件比例相當(dāng)?shù)蔫T件進(jìn)行試驗(yàn)，分平做平澆和平做立澆兩種方案進(jìn)行試驗(yàn)。厚大部位在砂芯和砂型上鋪放專用石墨冷鐵，進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)進(jìn)行化學(xué)成分和熔煉工藝的試驗(yàn)，分別試驗(yàn)銅、銻、鉬合金化的力學(xué)性能及產(chǎn)生缺陷的情況。

1．試驗(yàn)方法、結(jié)果及分析

平做平澆和平做立澆各試驗(yàn)3件，使用5t/h中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液，共澆注6件試驗(yàn)件。采用呋喃樹脂砂造型、制芯，砂型24h抗拉強(qiáng)度大于1.1MPa。型芯舂實(shí)，采用醇基鋯石粉快干涂料。砂芯在平臺(tái)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(gè)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(jìn)行爐內(nèi)預(yù)處理。試驗(yàn)件化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果見表2，力學(xué)性能及缺陷檢測(cè)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(jìn)珠光體的生成，并細(xì)化晶粒；鉬提高了鑄態(tài)球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度；銻能穩(wěn)定珠光體，提高抗拉強(qiáng)度，提高鑄件的綜合力學(xué)性能。平做平澆出現(xiàn)了進(jìn)臟、氣孔及縮孔等缺陷，因?yàn)榇笃矫嫦蛏?，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(qiáng)度和剛度即解決了這兩個(gè)難題。通過試驗(yàn)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(shí)踐

通過6件試驗(yàn)件的試驗(yàn)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(qiáng)度球墨鑄鐵的熔煉工藝。在正式生產(chǎn)該滑枕鑄件時(shí)使用兩臺(tái)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(cè)溫儀，OCS-XS(F3)無線傳輸電子吊秤，一個(gè)10t球墨鑄鐵專用澆包，共熔煉8.5t鐵液。根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)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(jì)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(qiáng)制冷卻措施，并保證了砂型的強(qiáng)度和剛度，有利于提高石墨化膨脹帶來的自補(bǔ)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(yàn)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(cè)，化學(xué)成分和力學(xué)性能都達(dá)到了機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。

3．結(jié)語

通過試驗(yàn)證明，合金球墨鑄鐵具有非常大的應(yīng)用潛力，特別是機(jī)床向著高精尖方向發(fā)展，對(duì)關(guān)鍵鑄件的強(qiáng)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(diǎn)低，燒損率高，熔煉過程中應(yīng)掌握好加入時(shí)機(jī)，銻燒損率為20%~25%。鉬鐵合金熔點(diǎn)高，可以和錳鐵一起加入爐內(nèi)。

在試驗(yàn)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(dòng)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(jìn)。