细长杆类和薄壁球铁件质量控制的工艺研究

论文摘要

本文针对球铁卡块铸件易产生收缩缺陷的问题,在实际生产条件下,采用了不同的补缩工艺方案进行实验,通过比较铸件的组织和力学性能,找出了消除缩松缺陷、提高铸件本体力学性能的优化工艺;针对不同长度的模拟卡块铸件,研究了细长杆型铸件端部冒口的补缩距离问题;根据检测球铁铸件内部缩松缺陷的需要,对超声波检测方法进行了研究和验证;最后还对薄壁球铁铸件中渗碳体组织的工艺控制进行了试验研究。结果表明:在球铁卡块铸件长度的三分之一处加双热侧冒口补缩效果最好,消除了缩孔、缩松缺陷,微观组织致密;铸件本体的力学性能明显得到改善,抗拉强度达到476MPa以上,延伸率稳定在10%以上,最好的可以达到15%。在优化冒口补缩工艺的基础上,通过强化瞬时孕育,使铸件本体和Y型试块在生成铁素体量上形成对应关系,解决了卡块铸件本体与Y型试块力学性能相差较大的问题。采用超声波探伤技术对400mm长的球铁卡块类杆形铸件(不同截面尺寸和不同冒口尺寸)进行缺陷检测,并与实际解剖金相分析缺陷进行对比,结果完全相符。由此可以确定,用超声波8次回波法检测球铁铸件内部缺陷的方法是合理可行的。针对球铁卡块类小模数长杆铸件,在端部设置热侧冒口,存在补缩距离问题。在实验条件下,模数在0.47cm～0.56cm范围内,采用合理的冒口结构尺寸,铸件端部的热侧冒口有效补缩距离大约为320mm。铸件长度超过400mm,端部热侧冒口难以提供有效补缩,应该选择其他的冒口设置方式。采用正交试验得出,影响薄壁球铁件石墨球数量和渗碳体含量的因素主次顺序为:Si/C值、碳当量、孕育剂加入量。在试验条件下,把碳当量控制在4.3%～4.6%,Si/C值在0.6左右,孕育剂加入量在1.2%～1.4%时,能有效地消除薄壁球墨铸铁件的渗碳体组织。增加瞬时孕育是优化薄壁球铁件凝固组织的有效工艺措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 概述
• 1.2 铸态铁素体球铁件的质量控制
• 1.2.1 国内外铸态铁素体球铁的研究现状
• 1.2.2 铸态铁素体球铁的生产技术要点
• 1.2.3 铸态球铁的缩孔缩松缺陷形成机理及影响因素
• 1.3 球铁件的薄壁轻量化研究
• 1.3.1 国内外薄壁铸铁件的研究现状
• 1.3.2 薄壁球墨铸铁的凝固特点
• 1.3.3 化学元素对薄壁铸件组织及性能的影响
• 1.4 本课题的研究目的和内容
• 1.4.1 选题的目的及意义
• 1.4.2 本课题研究的内容
• 2 提升球铁卡块铸件力学性能的工艺研究
• 2.1 试验方法
• 2.1.1 铸件结构
• 2.1.2 实验条件
• 2.1.3 铸造工艺设计方案
• 2.1.4 力学性能检测和显微组织观察
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 方案1的实验结果
• 2.2.2 方案2的实验结果
• 2.2.3 方案3的实验结果
• 2.2.4 方案4的实验结果
• 2.2.5 方案5的实验结果
• 2.3 分析与讨论
• 2.3.1 细长杆类球铁件的冒口补缩
• 2.3.2 强化孕育对小截面球铁件组织性能改善的作用分析
• 2.3.3 冷铁在防止球铁件收缩缺陷方面的作用
• 2.3.4 Y型试块与铸件本体组织与性能对应关系的分析
• 2.4 模拟铸件工艺试验结果在AC卡块铸件上的应用
• 2.4.1 试验方法
• 2.4.2 试验结果
• 2.5 本章小结
• 3 球铁细长杆型铸件的冒口补缩距离
• 3.1 试验方法
• 3.1.1 工艺设计实验方案
• 3.1.2 试验条件及步骤
• 3.2 球铁铸件超声波探伤方法的研究
• 3.2.1 超声波探伤方法及其特点
• 3.2.2 球铁铸件超声波探伤试验
• 3.2.3 球铁铸件超声波检测方法的实验验证
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 球铁卡块铸件超声波检测结果
• 3.3.2 长杆类球铁件缩松形成的影响因素分析
• 3.3.3 长杆类球铁件缩松形成的机理
• 3.3.4 不同长度、不同截面尺寸卡块铸件缩松出现的规律分析
• 3.3.5 卡块球铁件的冒口补缩距离
• 3.4 本章小结
• 4 薄壁球铁铸件渗碳体组织的工艺控制
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 球铁的熔炼及处理
• 4.1.2 工艺设计实验方案
• 4.1.3 试验方案设计
• 4.2 正交试验结果
• 4.3 分析与讨论
• 4.3.1 薄壁球铁件中易出现渗碳体的机理分析
• 4.3.2 化学成分对薄壁球铁件组织的影响
• 4.3.3 孕育处理对薄壁球铁件组织的影响
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间发表的论文