铸钢件加工制作精.pptx
铸钢件的加工制作3.2.4铸钢件的制作工艺和要求对于强度、塑性和韧性要求更高的管桁架支座节点、张弦钢结构节点、较多根杆件汇交的节点和异形钢结构的节点采用铸钢件）。按照化学成分铸钢可分为碳素铸钢和合金铸钢两大类。其中以碳素铸钢应用最广，占铸钢总产量的80%以上。（a）正常位置 （b）背面（内衬四氟乙烯板润滑）第1页/共29页 （c）张弦结构与支座连接铸钢件 （d）交叉节点示意图（e）人字柱上铸钢铰支座 （f）人字柱下铸钢铰支座 （g）铸钢铰支座第2页/共29页低碳钢ZG15的熔点较高、铸造性能差，仅用于制造电机零件或渗碳零件；中碳钢ZG25ZG45，具有高于各类铸铁的综合性能，即强度高、有优良的塑性和韧性，因此适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车车轮、锻锤机架和砧座、轧辊和高压阀门等，是碳素铸钢中应用最多的一类；高碳钢ZG55的熔点低，其铸造性能较中碳钢的好，但其塑性和韧性较差，仅用于制造少数的耐磨件。第3页/共29页项目2 钢管桁架的加工与制作2、合金铸钢根据合金元素总量的多少，合金铸钢可分为低合金钢和高合金钢大类。1）低合金铸钢，我国主要应用锰系、锰硅系及铬系等。如ZG40Mn、ZG30MnSi1、ZG30Cr1MnSi1等。用来制造齿轮、水压机工作缸和水轮机转子等零件，而ZG40Cr1来制造高强度齿轮和高强度轴等重要受力零件。2）高合金铸钢，具有耐磨、耐热或耐腐蚀等特殊性能。如高锰钢ZGMn13，是一种抗磨钢，主要用于制造在干磨擦工作条件下使用的零件，如挖掘机的抓斗前壁和抓斗齿、拖拉机和坦克的履带等；铬镍不锈钢ZG1Cr18Ni9和铬不锈钢ZG1Cr13和ZGCr28等，对硝酸的耐腐蚀性很高，主要用于制造化工、石油、化纤和食品等设备上的零件。第4页/共29页3.2.4.1铸钢的铸造工艺特点 铸钢的机械性能比铸铁高，但其铸造性能却比铸铁差。因为铸钢的熔点较高，钢液易氧化、钢水的流动性差、收缩大，其体收缩率为1014%，线收缩为1.82.5%。为防止铸钢件产生浇不足、冷隔、缩孔和缩松、裂纹及粘砂等缺陷，必须采取比铸铁复杂的工艺措施：第5页/共29页1、由于钢液的流动性差，为防止铸钢件产生冷隔和浇不足,铸钢件的壁厚不能小于8mm；浇注系统的结构力求简单、且截面尺寸比铸铁的大；采用干铸型或热铸型；适当提高浇注温度，一般为15201600，因为浇注温度高，钢水的过热度大、保持液态的时间长，流动性可得到改善。但是浇温过高，会引起晶粒粗大、热裂、气孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形状复杂的铸件，其浇注温度约为钢的熔点温度+150；大型、厚壁铸件的浇注温度比其熔点高出100左右。第6页/共29页2、由于铸钢的收缩大大超过铸铁，为防止铸件出现缩孔、缩松缺陷，在铸造工艺上大都采用冒口、冷铁和补贴等措施，以实现顺序凝固。此外，为防止铸钢件产生缩孔、缩松、气孔和裂纹缺陷，应使其壁厚均匀、避免尖角和直角结构、在铸型用型砂中加锯末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等来改善砂型或型芯的退让性和透气性。铸钢的熔点高，相应的其浇注温度也高。高温下钢水与铸型材料相互作用，极易产生粘砂缺陷。因此，应采用耐火度较高的人造石英砂做铸型，并在铸型表面刷由石英粉或锆砂粉制得的涂料。为减少气体来源、提高钢水流动性及铸型强度，大多铸钢件用干型或快干型来铸造，如采用CO2硬化的水玻璃砂型。第7页/共29页第8页/共29页3.2.4.4铸钢生产设备和工艺流程1、铸钢件生产设备铸钢件生产设备主要有电弧炉、中频炉、热处理炉等，如图。2、铸钢件的铸造工艺流程第9页/共29页第10页/共29页3、铸造工艺说明1）优化铸件设计，确定合理的铸件壁厚及内、外部结构，为稳定生产出满足用户使用要求的铸件提供保障。2）确定合理的铸件浇注位置，对大件采用阶梯式浇注系统及保温冒口，实现铸件的顺序凝固，确保铸件内部组织致密，无疏松缺陷。3）采用底注塞杆浇包，保障浇入铸型的钢水质量及防止夹渣缺陷。4）将大块泥芯适当分割，方便制芯，采用专用卡板保证配型准确。5）在芯骨上缠绕草绳，并在芯砂中增加附加物，提高芯砂退让性。减少铸件收缩阻力，降低铸造应力，防止生产裂纹。第11页/共29页6）采用整体实样选择合适的木模结构，采用三维建模技术，获取模具关键尺寸，保证模具尺寸的正确性，从而保障铸件尺寸精度。7）严格控制铸型表面质量，从而提高铸件表面质量。8）对于大型铸件适当加粗石英砂的粒度，采用优质涂料，提高铸型耐火度，防止产生粘砂缺陷。9）选用优质炉料，严格按照工艺规格冶炼，控制有害残留元素含量，采用脱P、脱S剂，降低P、S含量，保证铸件化学成分。10）适时浇注，采用低温快浇，补浇冒口工艺，提高铸件内部质量。11）控制开箱时间，按工艺规程气割冒口及时进行热处理清除铸造应力，防止产生裂纹，稳定铸件组织。第12页/共29页4、对于铸钢节点作下列说明1）模样要求：采用烘干的红松制作，整体实模，芯壳为拆开式。冒口采用500h600标准保温冒口套，8件。2）型砂：铸型和泥芯均采用水玻璃石英砂，二氧化碳硬化，泥芯砂添加溃散剂，型腔表面涂锆英粉涂料二遍，用煤油喷枪辅助烘干。3）双炉熔炼双包过桥浇注，采用低温快浇，浇到明冒口1/2高度后，改为依次补充明冒口23次。浇到规定高度覆盖碳粉等保温。第13页/共29页第14页/共29页第15页/共29页5、造型要点1）造型前所有造型工必须熟悉图纸工艺，掌握其产品结构特点和具体操作要领。2）造型前各组组长必须检查木模是否齐全，是否紧固安全，各主要尺寸、外表粗糙度符合要求，并做好记录，留存备查.3）造型过程中，各质量检验员必须定时抽查制作质量，原则上每班4次，并将抽查情况进行记录。4）检查型板是否平整，清除平板上所有浮砂、杂物。再次检查模具是否损坏，定位是否松动、齐全，发现问题及时解决。第16页/共29页5）混砂 原砂必须干燥，可添加适量重油或木屑，泥芯砂添加适量溃散剂,水玻璃加放量为58%，面砂混制方法为新砂+水玻璃湿混35min出砂，随混随用。6）安放模样和砂箱,按工艺方案,将下模放置在清洁的底平板上的规定位置,套上下砂箱,使其间有规定预留吃砂量,并预留横浇道位置，在直浇道与横浇道连接处放置耐火砖后，放置砂箱（底箱），放好定位销座，并在指定位置设置铁钩。7）填砂,在下模的表面填上面砂,注意面砂舂实后，厚度应100mm，每次填砂手工应100mm/次，风动捣固器填砂应200250mm/次。进行舂砂，舂砂先沿砂箱边缘、模具周围舂实，以舂砂完毕，刮去多余型砂，扎透气眼，并吹CO2硬化（2060s）。第17页/共29页8）将底箱翻转，放置在预定位置（该位置地面应有一层松、软、平坦的砂泥，并开排气槽），将上模放置下模上，使上、下模定位准确，放上定位销和上箱定位座，并按工艺图放置直、横、内浇道，放上上砂箱、冒口、铁钩，然后填砂进行舂砂。9）修型 对开箱起模后砂型损坏的地方，先涂上一层水玻璃，然后用面砂进行修补烘干，补后的型砂要牢固，尺寸准确，表面平整、光滑、局部松软部位用刮刀挖深,划毛，重新修补且根据实际情况，插钉加强,尖角、棱角必须倒成圆角。10）进行修整，并按规定测量主要尺寸，并填写检验记录。11）芯盒必须摆放到平板上,将木楔楔紧,再舂砂、刮平、硬化.第18页/共29页12）上涂料，使用前充分搅拌，滚刷要均匀，表干修磨后再上一次，并烘干（烘干时间比常规产品稍长一点），第一次涂料要浓，第二次涂料要稀，烘干后如出现返潮必须进行二次烘干。13）合型 将修正烘干好的各泥芯按预定位置装配好，并认真检测,清除型腔内杂物，浮砂等。14）在确认无误后进行合箱。15）检查无误后，紧好压紧螺栓。16）合箱后应在4h内浇铸结束.第19页/共29页6、冶炼浇注操作要点1）准备阶段（修补炉衬、配料及装料）（1）检查电炉液压、电控、机械、锁紧、夹持、冷却等系统装置是否正常，炉体、炉盖是否完好。（2）检查行车、空压机、水泵是否正常。（3）做好各种应急措施的准备。（4）修补炉衬按HQA/QTJ022002规定执行。（5）配料炉料比例，尽量使用低碳钢板料；配碳 氧化脱碳量为0.350.4%,(新炉第一炉的脱碳量应在0.5%以上，中修炉的第一炉的脱碳量应在0.45%以上)；控制含P、S量，P、S含量尽量低；控制残留元素含量特别是Cr、Ni、Cu；装料：先在炉底铺上2%的石灰炉料，再按常规装料，加料次数3。第20页/共29页2）熔化期（1）钢液熔池形成后，分批加石灰造渣，其总量为料量的12%；（2）熔化末期，分批加入小批矿石，加速脱P，加入量为炉料12%。（3）炉料化清后，取样分析C、P、Mn、Cr，取样时，在熔池中心舀取（取样用具清理干净后舀取）。如含P过高时,可放渣,扒渣,出渣后随即添加硅和氟石造新渣.第21页/共29页3）氧化期（1）脱P：抓紧在熔化末期和氧化初期脱P，并及时放掉高P炉渣防止发生“返磷”。（2）脱C：在钢液温度达到1560，进行吹氧操作，含C量按下线控制为0.15（3）氧化末期温度控制，比出钢温度高2030（1620+2030）。（4）除渣 当C、P含量和温度达到要求时，快速除渣。第22页/共29页4）还原期（1）造稀薄渣：造渣原料为：石灰、氟石和碎耐火砖块，其比例为：4：1.5：0.2加入量为钢液重量的23%。（2）预脱氧：初期加入Mn铁，进行预脱氧，锰铁加入量按1%计算。（3）造还原渣脱氧：稀薄渣形成后，加放石灰、氟石和碳粉造渣,钢液在良好白渣下还原时间应20min,在此期间,分批加入石灰和硅铁粉调整炉渣,保持炉渣的还原能力。（4）脱氧质量的检验：取钢液浇注圆杯试样来判断脱氧情况，当试样顶面凹陷时为脱氧良好。（5）脱S：保证高的炉温,高碱度和还原性的炉渣,从而提高脱S效果。第23页/共29页（6）调整化学成份当C、P、S符合要求时，按化学成份要求，根据光谱检测结果加入合金元素。（7）终脱氧当化学成份符合要求（光谱分析），并达到出钢温度，加入铝进行最终脱氧。（8）出钢 出钢前先将堵在出钢口的材料掏出，清理出钢口及出钢槽，各种准备工作做好，吊盛钢桶，然后由专人倾炉出钢，出钢时要求钢液流柱要粗，不能散流而且要使钢液与炉渣一起出到盛钢桶中（即所谓“大口出钢、钢渣混出”）钢水全部倾出后，要在钢水表面上盖上一层保温材料，钢液在盛钢桶中，镇静5min以后开始浇注。第24页/共29页5）浇注（1）盛钢桶烘烤烘烤时间：新砌盛钢桶24h；正常使用盛钢桶，烘烤时间12h，烘烤时注意调整火力，原则是火力由小逐渐增大，要防止急火把耐火砖烤裂，出钢前要求，盛钢桶内衬烘烤至700以上呈红色或暗红色。（2）浇注温度及浇注时间按照工艺卡片要求。（3）浇注操作要点：浇注时，钢包注口要对正铸型的浇口。开始时钢水流要小一些后逐渐开大，钢水上升到冒口时要缓流，再继续浇到冒口需要高度，浇注中间不要断流。第25页/共29页稍停一下，适当补浇冒口。浇注过程中发生漏钢水（跑火）现象时，一方面采取措施堵住，一方面，细流慢注（钢水温度较高时，可少停一会，但时间不能过长，否则易造成粘塞头，打不开注口）。如钢水溢出冒口，应及时用撬杠把刚刚凝固的钢皮撬掉。浇注完立即往冒口上加覆盖材料（碳粉）保温。待完全凝固后，松开紧固螺丝，让其能自由收缩。7、落砂、清理、气割1）出新货：浇注结束后按工艺卡片要求冷却时间开箱出新货。第26页/共29页2）清砂严禁碰毛、撞伤产品，清除铸件表面全部的型砂和芯砂。3）割浇冒口，采取200热割法，一次性割好，割后保温。4）磨削、焊补：除机加工面外，冒口浇口处，磨削后，几何尺寸、形状，位置公差必须符合图样要求，焊前先进行认真检查，凡达不到图样尺寸，位置、形状、表面粗糙度要求的，都必须按焊补工艺进行焊补、打磨。8、焊补。9、热处理，采用调质处理。10、检测内容第27页/共29页第28页/共29页感谢您的观看！第29页/共29页
