鑄件振動澆注試驗研究

湖南紫荊鑄業(yè)有限公司 （益陽 413414） 向龍生 黎凡七

用振動澆注來改變金屬的結(jié)晶條件，以提高金屬基體的質(zhì)量、力學(xué)性能的方法，國外早已成功應(yīng)用在鋼錠的生產(chǎn)中，國內(nèi)外不少專家和鑄造工作者，也曾在不同的鑄型上做了一些試驗，取得了一定經(jīng)驗，但由于各種原因，如鑄型的可靠度、振動澆注的設(shè)備、工裝，以及對振動澆注技術(shù)的工藝參數(shù)的選擇等，存在諸多技術(shù)問題，因而振動澆注真正應(yīng)用于生產(chǎn)中的實例太少。

ZG25MnCrNiMo是鐵路機車配件的定型材料，根據(jù)不同的熱處理方法得到不同性能的鋼種：正火＋回火（C級鋼）、淬火＋回火（E級鋼）。但ZG25MnCrNiMo材料有著共同的裂紋傾向。

振動澆注提高鑄件力學(xué)性能的原因在于，振動使合金的晶粒得到明顯的細(xì)化。由細(xì)晶強化理論可知，晶粒越細(xì)，晶界面積越大，晶界對晶內(nèi)位錯的阻礙作用越大，因此迫使晶粒發(fā)生變形所需的外力也就越大，即合金的強度就越高。

試驗?zāi)康模喝コ饘僖簝?nèi)的氣體；細(xì)化晶粒；通過振動澆注減少ZG25MnCrNiMo材料裂紋傾向，提高鑄件的致密度、力學(xué)性能和金相級別。

1.試驗條件

（1）澆注方法 同爐材料用不同方法，即振動澆注、非振動澆注。

（2）振動澆注設(shè)備 采用雙激振器同步鎖相裝置，其激振力輸出為垂直方向（單維），運轉(zhuǎn)時相位差極小，甚至為零（不產(chǎn)生任何分力）。振動時非常符合金屬液周期性的壓縮和拉伸，對金屬液的除氣、結(jié)晶、生核率，晶粒細(xì)化與雜質(zhì)的破碎，以及熔液黏度的降低和補縮起到極為有利的作用。該裝置的振動頻率可在0～200Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，振動頻次為7000～10 000次/min。

ZG25MnCrNiM材料化學(xué)成分見表1。

表1 ZG25MnCrNiM材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

2.試驗過程

將試驗所用水玻璃砂的鑄型、覆膜砂型、試棒砂型碼放在一個金屬平面工作臺上，通過連接在工作平臺上的雙激振器同步鎖相裝置，使工作平臺及鑄型產(chǎn)生所需要的振動頻率和振幅。澆注前將振動頻次控制在5000次/min左右，澆注時再將振動頻次提升至10 000次/min。澆注結(jié)束后5min將振動頻次稍降，并保持到鋼液初步凝固之后再停止振動。

3.試驗結(jié)果與討論

（1）澆注試樣狀態(tài) 見表2。

表2 澆注試樣狀態(tài)

（2）振動澆注對澆冒口補縮能力的影響 由圖1、圖2對比顯示，振動澆注的冒口剖面明顯縮下去，而未振動澆注的冒口沒有縮下去，證明通過振動可使組織致密。

（3）金相對比 見表3。

通過振動澆注的基爾試棒1001－1E調(diào)質(zhì)組織6級（見圖3），非振動澆注1001－E調(diào)質(zhì)組織7級（見圖4），兩者相差一級 。

（4）力學(xué)性能對比 見表4。

表3 金相對比

表4 力學(xué)性能

4.結(jié)語

用雙激振器同步鎖相裝置控制振動頻率和振幅，振動澆注時，使水玻璃砂鑄型、覆膜砂鑄型振動頻次控制在7000～10 000次/min，即＞100Hz。在這個頻率范圍內(nèi)鑄型既不垮砂，又能改善鑄件結(jié)晶組織及力學(xué)性能，明顯減少了ZG25MnCrNiMo材料鑄件的裂紋。

通過振動澆注ZG25MnCrNiMo材料鑄件的基爾試棒1001－1E調(diào)質(zhì)組織6級，明顯高于1001－E調(diào)質(zhì)組織7級。

通過振動澆注，明顯提高ZG25MnCrNiMo材料鑄件的力學(xué)性能。

目前，我公司多種鑄鋼件均采用振動澆注，取得了較好的經(jīng)濟效益。

（20120926）