優(yōu)化球鐵輪轂生產(chǎn)工藝解決縮松缺陷

王守頃　翟寶成

摘 要：采用潮模砂鑄造工藝生產(chǎn)的輪轂，在生產(chǎn)過程中，鑄件主要存在縮松（孔）缺陷，通過調(diào)整原鐵水化學(xué)成分，降低爐前球化劑使用量，改造隨流孕育控制系統(tǒng)、添加外冷鐵以及嚴(yán)格控制起澆溫度等措施，有效解決了鑄件縮松（孔）問題，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：輪轂；縮松（孔）；工藝改進

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.014

輪轂是汽車底盤的重要零部件之一，作為一個旋轉(zhuǎn)運動部件，輪轂必須具有一定的剛度，同時滿足耐疲勞，良好的散熱性等。筆者所在公司專業(yè)生產(chǎn)球鐵輪轂、球鐵橋殼等球鐵件。球鐵輪轂作為重點產(chǎn)品與其它鑄件共線生產(chǎn)。

該鑄件材質(zhì)為Q450-10，質(zhì)量約46kg，使用HWS 靜壓造型線造型，濕型砂鑄造砂箱尺寸為1000*800*350/350，每型4件，砂芯為水玻璃砂芯，頂注式澆注系統(tǒng)；8t中頻感應(yīng)電爐熔煉。鑄件主要存在縮松（孔）缺陷?？s孔縮松缺陷主要存在于輪轂頂部的厚大部位（如圖1、圖2所示）。

1 縮松（孔）缺陷產(chǎn)生的原因分析

（1）經(jīng)檢測鑄件化學(xué)成為C%：3.5-3.7，Si%：2.4-2.6，Mn%≤0.5，Mg%：0.03-0.06，S%≤0.03，P%≤0.07，Re：0.01-0.05。石墨級別為1-4級，石墨球大小為6-7級。雖然CE為4.5%，滿足獲得健全鑄件的條件[1]。但是對該鑄件而言，Si含量偏低，對CE 的貢獻度偏低，不利于石墨化。鑄件產(chǎn)生縮松的傾向增大。

（2）球化劑用量過大。爐前球化時球化劑（FeSiMg8RE5）加入量為鐵水重量的1.6-2.0%，經(jīng)檢測統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，殘留鎂的含量在0.05-0.06%范圍，已接近上控制限。殘留鎂高球鐵縮松傾向大[2]。

（3）工藝制定澆注溫度1390-1400℃，澆注溫度偏高，鐵液液體收縮加劇，鑄件縮松傾向增大。

（4）機械澆注機上隨流孕育設(shè)備流量計無法準(zhǔn)確控制孕育劑（FeSi75Al1.5）用量，同一鑄型內(nèi)的輪轂出現(xiàn)有縮松缺陷和無縮松缺陷兩種狀態(tài)。孕育量不足時，異質(zhì)核心數(shù)量和石墨球數(shù)減少，非球狀石墨增多，晶間偏析程度增大，縮松傾向增大[3]。

（5）由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和砂箱所限，高溫鐵液先注入鑄件底部，而后逐漸充滿整個鑄型，造成局部位置過熱，如圖3中圓圈框選處即為熱節(jié)所在部位，很容易產(chǎn)生縮松缺陷。

2 解決輪轂縮松（孔）的工藝改進措施及效果

（1）將Si 含量控制范圍調(diào)整為2.6-2.8%。實際操作通過爐前孕育補入。既可微調(diào)CE，又增強了孕育效果。

（2）降低爐前球化劑使用量，調(diào)整為鐵水質(zhì)量的1.4-1.6%。同時嚴(yán)格控制稀土的用量，鑄件RE含量調(diào)整為0.02-0.04%。

（3）改造隨流孕育控制系統(tǒng)，精確控制隨流孕育劑的流速和用量，保證每型充分孕育。

（4）在鑄件“花瓣”根部的熱節(jié)位置放置外冷鐵（詳細位置、尺寸、數(shù)量見圖4、圖5、圖6，圖7），使鑄件該部位加速冷卻、凝固，以防止該部位縮松縮孔缺陷的產(chǎn)生。

（5）將起澆溫度嚴(yán)格控制在1380-1370℃范圍內(nèi)，減少鑄件縮松傾向。

改進后進行小批生產(chǎn)驗證8箱，解剖32件，均未發(fā)現(xiàn)縮松缺陷。

3 結(jié)論

通過調(diào)整鑄件化學(xué)成分范圍，嚴(yán)控澆注溫度，降低球化劑用量和設(shè)置冷鐵組及穩(wěn)定孕育過程的措施有效解決了球鐵輪轂的縮松缺陷。在實際生產(chǎn)中，球化和孕育過程對鑄件縮松貢獻較大，需要結(jié)合實際工況進行調(diào)整，從而減少鑄件縮松缺陷。

參考文獻：

[1]王文清，李魁盛.鑄造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2]R.W.Heine. A model for specific volume and expansion and contraction behavior of solidifying and cooling ductile and grey iron. AFS Trans.1988（96）：413-422

[3]鄭洪亮等.球墨鑄鐵縮松形成機理研究的現(xiàn)狀[J]，2005：1065.

作者簡介：王守頃（1985-），男，在職研究生，主要從事汽車質(zhì)量管理工作。