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為了解決這些問題,穩定并提高凸輪軸產品的質量,降低生產成本,改善工人勞動環境,本文在對喂線技術工藝生產球墨鑄鐵進行理論分析的基礎上,通過分析原沖入法工藝生產凸輪軸時存在問題的原因,驗證了喂線技術生產FCD700球墨鑄鐵凸輪軸的合理性及可行性,進而制定出了采用喂線技術工藝替代原有沖入法工藝生產FCD700球墨鑄鐵凸輪軸的方案,并進行了工業化試驗,試驗過程中采集了光譜分析試樣、拉伸試樣、金相試樣,并對試驗數據進行了整理分析。 在鑄鐵中，碳能以化合態的滲碳體和游離狀態的石墨兩種形式存在，游離狀態的石墨容易形成片狀結構。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結合力較強；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結合力較弱，故結晶時易形成片狀結構，且強度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個價電子中，只有一個價電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導電性)的原因。鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強；表面質量光潔；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均勻；抗拉伸強度高,無縮松,氣孔,夾渣,砂眼等缺陷,機械性能優越,其中為顯著的特點是具有度和高韌性相結合以及優良的抗疲勞性能。空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置，在相應領域內替代砂型鑄件，這種空心鑄鐵型材的截面中部有通孔，截面輪廓形狀為圓形、矩形、多邊形。上述空心鑄鐵型材的水平連鑄裝置，其基本結構包括保溫爐、設置于爐口處的外結晶器、牽引設備組成，其特征在于在保溫爐內與外結晶器對應位置設置內結晶器。所述的內結晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實用新型采用的技術方案，與砂型鑄造相比，表現在機械性能提高，切削性能提高，表面光潔，加工余量小，可直接加工成閥體、齒輪泵外殼，液壓導向套等，比實心型材的再加工提高了工效。空心鑄鐵型材生產，基本有三種方式，種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產裝置，該裝置因生產的型材致密性差已被淘汰；第二種采用水平連鑄加內結晶器的生產裝置生產空心鑄鐵型材，前面我們已討論過化合態的滲碳體，它若加熱到高溫，便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態的滲碳體只是一種亞穩定相，而游離態的石墨則是一種穩定相。一般，在鐵碳合金的結晶過程中，因為滲碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時所需的原子擴散量較小，滲碳體的晶核易形成，所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。工業化試驗結果表明:采用喂線工藝生產FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時,鑄件球化率、石墨球尺寸等級等參數都優于原沖入法工藝,且鑄件力學性能的穩定性得到很大改善,球化處理效果穩定,重現性好;喂線技術工藝對鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產成本,并能靈活調整氣壓澆注機內鎂殘量的波動;同時喂線處理工藝在很大程度上了球化作業時煙氣對環境的影響和污染,降低了工人勞動強度。
煉鑄環節的壓力巨大，上至廠長下至工段員工都有同感。為此，煉鑄車間9月19日又一次召開了中層干部會議，一致認為提高3#連鑄機連澆爐數能大幅降低生產成本。沒有做不到，只有不想做，面對成本居高不下的現狀，煉鑄車間認為只要做到系統把控，各環節準備到位，精心操作，關注過程環節的銜接等，一定能夠實現新突破，找到降低成本的關鍵所在。 在鑄鐵中，碳能以化合態的滲碳體和游離狀態的石墨兩種形式存在，游離狀態的石墨容易形成片狀結構。這是由于石墨的晶格為簡單六方晶格，基面中的原子間距142nm，原子間結合力較強；而兩基面間的面間距340nm，因基面間距較大，原子間結合力較弱，故結晶時易形成片狀結構，且強度、塑性和韌性極低，接近于零，硬度僅為3HBS。另外，在碳原子的四個價電子中，只有一個價電子參加到電子氣中去，這便是石墨具有某些不太明顯的金屬性能(如導電性)的原因。鑄鐵型材具有組織均勻致密；耐壓氣密性好；減磨性能強；表面質量光潔；尺寸精度高：加工余量小；硬度分布均勻；抗拉伸強度高,無縮松,氣孔,夾渣,砂眼等缺陷,機械性能優越,其中為顯著的特點是具有度和高韌性相結合以及優良的抗疲勞性能。
空心鑄鐵型材及水平連鑄裝置，在相應領域內替代砂型鑄件，這種空心鑄鐵型材的截面中部有通孔，截面輪廓形狀為圓形、矩形、多邊形。上述空心鑄鐵型材的水平連鑄裝置，其基本結構包括保溫爐、設置于爐口處的外結晶器、牽引設備組成，其特征在于在保溫爐內與外結晶器對應位置設置內結晶器。所述的內結晶器固定保溫爐下部的外壁上。本實用新型采用的技術方案，與砂型鑄造相比，表現在機械性能提高，切削性能提高，表面光潔，加工余量小，可直接加工成閥體、齒輪泵外殼，液壓導向套等，比實心型材的再加工提高了工效。空心鑄鐵型材生產，基本有三種方式，種采用垂直下拉的間歇式連鑄鐵管生產裝置，該裝置因生產的型材致密性差已被淘汰；第二種采用水平連鑄加內結晶器的生產裝置生產空心鑄鐵型材，前面我們已討論過化合態的滲碳體，它若加熱到高溫，便會分解為鐵和碳(Fe2C→3Fe。所以化合態的滲碳體只是一種亞穩定相，而游離態的石墨則是一種穩定相。一般，在鐵碳合金的結晶過程中，因為滲碳體的含碳量69％)比石墨的含碳量(100％)更接近于合金成分的含碳量5％o％)，析出滲碳體時所需的原子擴散量較小，滲碳體的晶核易形成，所以自合金液體或奧氏體中析出的是滲碳體而不是石墨。 嘗試才會成功，大膽才有突破。說干就干。為進一步降低生產過程成本9月19日下午煉鑄車間生產副主任曹文龍和連鑄生產技術主任許春溝通，00到廠商議生產組織事宜。為確保3#鑄機350mm斷面連澆30爐成功實施，兩人決定留廠組織試驗，直至澆鑄完畢才回家休息。由曹文龍主持召開了生產部署會，從鐵水準備，鋼包調整，煉鋼至澆鑄到切割，行車吊運等，各環節負責人均參與。會上，對每個環節的生產要點，注意事項一一進行強調，尤其是生產節奏控制，鋼水純凈度管控，大包吹氬，鋼水，中包快換水口等，并強調了環節與環節之間，環節內部之間要積極做好配合。3#鑄機在開澆前，許春召集連鑄環節的操作，設備，電儀等人員，強調了各個環節的重點工作，特別是針對各操作要點，事項。生產前逐一強調到人，同時組織對設備狀態進行逐一確認并填寫生產前確認表，尤其是中包耐材，水口快換機構等澆鑄的關鍵點，將可能發生的異常情況一一羅列并拿出對應措施，確保連澆順利開展。
以工業生產中孔洞缺陷很嚴重的某大型機床滑枕球鐵件為研究對象，運用ProCAST水平連鑄過程模擬軟件對大型球鐵件的凝固過程進行數值模擬及水平連鑄工藝優化，主要研究內容有:1)通過對缺陷樣本的形貌和缺陷部位化學成分的分析，確定導致鑄鐵型材鑄鐵型材報廢的缺陷類型為縮松縮孔。2)根據鑄鐵型材結構特點并結合數值模擬的的結果，分析導致大面積縮松縮孔缺陷的原因:此類外形尺寸長而大，內部空腔結構復雜熱節較多的大型鑄鐵型材，要實現同時凝固很困難，利用球墨鑄鐵自補縮來解決縮松不可行，必須加強補縮作用，合理設置冒口和冷鐵，確保補縮通道順暢。 3)建立鑄鐵型材的有限元模型，運用ProCAST軟件對各個方案進行了水平連鑄過程模擬仿真，對縮松縮孔進行了預測，并對仿真結果進行對比分析，結合理論分析和模擬仿真的情況對鑄鐵型材工藝進行了優化。4)針對優化后的工藝，確定了一套實驗方案，并對優化后的工藝方案進行了實驗驗證，實驗結果一致表明，工藝優化后鑄鐵型材縮松縮孔缺陷情況得到有效改善，成功解決了此類大型球鐵件的水平連鑄生產難題。
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