泥浆泵曲轴的铸造工艺

  1．铸件结构和技术要求

  曲轴是泥浆泵的关键部件，铸件毛重1500kg，不允许有裂纹、缩孔等铸造缺陷。材质为zG40MnB，其化学成分为：ωc=0.37％～O.44％，ωs，=0.17％～0.44％，ωMn=1.1％～1.4％，ωP≤0.04％，ωs≤0.04％，ωB=0.001%～0.005％。此材质为低合金钢，硼的资源丰富，价格相对低廉，可部分取代铸造低合金钢中的贵金属元素(Ni、cr、Mo)，加入硼后大大提高铸件的淬透性。但当ωΒ>0．005％时，钢中就会出现硼化物并沿晶界析出，严重损害钢的冲击韧度，出现“硼脆”现象。为防止该现象的发生，应严格控制钢中的硼含量，并取中下限为宜。此钢适用于制造要求强度较高的曲轴及齿轮构件。

  2．铸造工艺特点分析

  (1)由于热节点分散，因此铸件凝固收缩时阻力大，易产生裂纹缺陷。

  (2)浇注温度较高，铸件易产生热粘砂缺陷，因此应选用耐火度较高的防粘砂涂料。

  (3)铸件热节大，补缩通道不畅通，易形成缩孔缺陷，因此应设计合理的浇冒口系统，以形成合理的温度梯度，从而形成顺序凝固。

  3．铸造工艺的确定

  (1)工艺方案模具为木模，4箱造型，分型面如附图所示，冒口补贴及防裂肋做成活块，铸造收缩率取1．5％，加工余量为10～12mm，分型负数为3mm，1#。芯分为4块无需烘干，2#,：需烘干后下芯。

  (2)浇注系统采用开放式浇注系统，内浇道由冒口底部进入，这样的浇注系统便于形成自下而上的温度梯度，为顺序凝固创造条件。直浇道采用(ψ50mm耐火浇道砖，横浇道为一道，内浇道为两道，其截面尺寸见附图。

    (3)冒口  在铸件顶部放置一个明冒口，尺寸为(ψ500mm×7()()mm，轴头的4／5被包进胃口，在切割冒口时将轴头留出。

    (4)补贴冒口下部设随曲轴曲拐外圆的成形补贴，断面尺寸为200mm×50mm×50mm，以增强冒口的补缩效果。

    (5)冷铁沿曲轴两个轴头的中心设置(ψ50mm×1200mm冷铁一根，材质为Q235(A3)，下部曲拐偏心一侧放置成形内冷铁两块(材质为HT200)，尺寸为长200mm、厚30mm。

    (6)型芯均采用干模粘土砂，造型时在两个曲拐盛一如?凹稳～赶    ?钮之间的过度斜脖处表面使用一层厚30mm的铬矿砂(包括2#芯表面)，以增加局部砂型的耐火度，防止粘砂；在芯砂中加入适量的木屑，同时在制作2#芯时埋人碎焦炭，以提高砂芯的退让性，防止凝固收缩时受阻而产生裂纹；1#芯用铬矿砂。型芯砂配比见下表。斜脖与两曲拐交接处的内圆角用R50mm的铝样板控制，同时在2#芯上部圆根处设置长150mm、厚20mm的防裂肋3条。

    (7)涂料为防止粘砂缺陷，型腔和砂芯表面除覆铬矿砂之外，还选用水基锆英粉涂料刷两遍。

    (8)型芯烘干  为增加砂型强度，防止产生气孔缺陷，砂型及砂芯要用干燥窑烘干，干燥层厚度≥50mm。烘干工艺：在4h内由室温升至：350～400℃，保温4h后随炉冷却。

    (9)合箱将砂芯按正确的位置放置到砂型中，修好砂芯与砂型之间的间隙，然后将内冷铁放置到砂型的冷铁芯头中，最后抽净型腔内的浮砂。合箱时应注意从冒口中观察内冷铁是否处于轴头的中心。

    (10)熔炼和浇注  熔炼设备为1.5t碱性电弧炉(炉膛改进后可容纳3t钢液)，铸件毛坯(包括浇冒口系统)总重为2．7t。钢液要脱氧良好，人炉的合金料应加热烤红，出钢前采用叫ωA1=0．03％和ωTi，。=0．03％进行脱氧定氮，然后再加人硼铁，以保证硼以固溶形式存在于钢中。出钢温度为1580～1600℃，浇注温度为1510～1530℃。待钢液上升到冒口的1／3高处时改为从冒口直接浇注，同时降低浇注速度，最后点补冒口。

    (11)清理铸件浇注成形后在砂型中保温18h开箱，将冒口处的砂子清理干净后热切割冒口及补贴，然后立即放人保温箱缓冷至室温。防裂肋需在铸件退火后切除。

  4．工艺证验

  按上述工艺方案生产出的曲轴加工后经超声波和着色探伤，内部无缩松及裂纹等铸造缺陷。我公司2007年共生产约40根曲轴，铸件完全满足质量技术要求，实践证明该工艺是合理可行的。