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在鑄造行業,人們常說,鑄造材料的成分決定組織,組織左右性能;這句話其實并不。我們在生產實踐中發現許多鑄鐵,在相同成分時,機械性能卻有較大差異。鐵水的質量除與其成分有關聯外,還與爐料配比(生鐵用量、廢鋼用量、返回料用量、合金加入量),熔化與出爐溫度,孕育工藝等有密切關系。所謂合成鑄鐵,就是指配料中使用50%以上的廢鋼,通過增碳合成的方法制取的鑄鐵材料,因為需要較高的熔化溫度,只宜在電爐中熔煉。目前合成鑄鐵主要有合成灰鐵和球鐵。 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。 通過大量實踐,對于HT250、HT300等度灰鑄鐵來說,廢鋼左右強度、生鐵影響組織。高比例廢鋼(尤其是船板)與高比例回爐料(澆冒口、廢鑄件、鐵屑)搭配,合成灰鐵的廢加入量不宜超過50%;高比例廢鋼(尤其是船板)與含硫磷高的生鐵搭配;回爐料超過40%(澆冒口、廢鑄件、鐵屑。配料優化組合(%)組成生鐵廢鋼回爐料配比A403030、配比B304030、配比C204040、配比D205030錳硫含量需要提高硬度時錳的含量可達1.0-1.2%,但不要求相應提高硫的含量(關于灰鐵中的硫含量,另行分析)。
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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。
鑄鐵件性脆且鑄造過程中易產生氣孔,在長期的震動和沖擊下,易造成應力集中,導致殼體開裂。由于鑄鐵的焊接性較差,加上液壓設備的密封性要求較高,傳統的焊補工藝根本無法實現修復。而現場一般沒有此類設備的備品備件,購買更換需要大量的停機時間。此類問題現在多采用高分子復合材料進行修復,高分子金屬修復材料優良的機械性能及良好的粘接力、耐壓性,使得該問題得以有效解決。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。根據現場情況,建議企業先用電焊把裂紋上下連接,焊接幾個點用于加強殼體結構力。找到裂紋的終點位置,在終點處打4.2mm止裂孔防止裂紋的進一步延伸。用磨光機沿裂紋打磨干凈,向兩邊擴展75px打磨。用無水乙醇清洗干凈后調和高分子金屬修復材料配合加強帶對裂紋進行修復治理。
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