浅谈平/槽轮铸件的试制

2012-02-18 09:01
装备制造技术 2012年4期
关键词:冲击韧性缩孔冒口

沈 阳

(南通威和船用配件有限公司,江苏 南通 226001)

船舶舱盖用轮子是铸件产品,南通威和船用配件有限公司无法独自完成轮子的全部制造过程,必须借助供应商的力量,解决铸造工艺问题。长期以来,一直为轮子的交货和品质问题发愁,随着订单数量的不断增加,这一矛盾越来越突出。本文阐述了平/槽轮铸件试制的过程。

1 平/槽轮铸件的试制的迫切需求

舱盖用轮子,一直是威和公司的主打产品,因为轮子产品,还可以带来其他相关产品的订单。根据图纸要求,轮子是铸件(或锻件)产品,公司无法独自完成轮子的全部制造过程,必须借助供应商的力量解决铸造工艺问题。长期以来,公司一直通过大连一家生产厂供货。但是,由于轮子分布在各个订单中,每个订单的交货期又不一样,而我们的采购原则,是按订单进行采购,形不成批量采购。因此,轮子生产厂家的意见很大,交货难问题由此产生。而且,由于大连路途相对较远,轮子在交货过程中耽搁的时间较多,费用较大。公司质量部对轮子的品质控制也不方便,经常出现批量品质问题,造成了一些不良后果。

为此,我们一直为轮子的交货和品质问题发愁。随着订单数量的不断增加,这一矛盾越来越突出。2007年底,我们开始关注这一矛盾,并下决心对此进行改进。

在开发和研制过程中,遇到了许多问题。如表面砂眼、缩孔和缩松现象、冲击值达不到要求、表面硬度不稳定等。为此,我们通过改变化学成份、热处理工艺、机加工工艺、铸造工艺、球化剂等方法,一一给予改进,逐步达到技术规范要求。

下面笔者将在开发和试制过程中遇到的问题及其解决方案进行汇总,以便今后工作中得以改进和提高,并以此来指导我们的工作和实践。

2 平/槽轮铸件的试制的工艺

2.1 平/槽轮铸件基本信息

材料QT700-2;

珠光体含量≥90%;

硬度HB 240~305;

冲击韧性≥4J。

2.2 铸件在试制中出现的问题

(1)由于平/槽轮铸件壁厚比较厚,在铸造上属于厚大类型的铸件。在试制过程中,铸件容易产生缩孔和缩松缺陷,严重的在表面都能出现缩凹的现象。同时由于铸件冷却速度慢,铁水在型腔内的凝固时间长,容易在铸件中产生球化衰退的现象。

(2)由于平/槽轮铸件需要做常温冲击性能试验,而且冲击韧性必须≥4J,这在高牌号球铁QT700-2的标准上是没有的,国内也很少见到这方面的资料和报道,达到的难度相当大。

3 改进措施

3.1 材质试验及机械性能的保证

首先,我们进行了材质试验,保证其机械性能,主要是冲击韧性达到图纸规定的要求。

(1)化学成分的对比。各项指标如表1所列。

表1 材质试验化学成分对比表 (%)

(2)工艺说明。炉料组成为低钛生铁220 kg,回炉料350 kg,废钢40 kg;球化剂种类为稀土球化剂,加入量为1.5%;随流孕育为0.5%;出炉温度为1 540℃。

(3)热处理工艺。调质工艺曲线如图1所示;正火曲线图如图2所示。

图1 调质曲线图

图2 正火曲线图

(4)试验结果。无论是单铸试块的冲击韧性还是附铸试块的冲击韧性,都只有3J左右,与要求还相差较远。为此,我们又进行了第二次和第三次的试制,对化学成分和热处理工艺进行了调整,为了保证球化品质,我们选用了大断面球铁用的重稀土球化剂,从而保证了平/槽轮厚断面的球化率,最终稳定地生产出了满足冲击韧性要求的产品。性能结果如表2所列。

表2 调整后的材质试验结果表

3.2 改进铸造工艺

针对铸件的缩孔和缩松缺陷,在2010年6月份我们进行了多个方案的试制,主要有以下3个:

(1)第一方案。一是加高冒口尺寸45 mm,并将冒口顶面斜角由120°变为100°;二是冒口顶边缘作出径向9 mm宽的平面;三是连接试块与零件的连接块截面厚度,增加到30 mm,长度增加到100 mm;四是平轮两冒口颈尺寸都增高10 mm。

(2)第二方案。一是加高冒口尺寸45 mm,并将冒口顶面斜角由120°变为100°;二是连接试块与零件的连接块截面厚度5 mm,另加3~4条10 mm×17mm筋条;三是平轮两冒口颈尺寸都增高10mm。

(3)第三方案。是在第二方案的基础上,在平轮的浇口、冒口铸件的部位放置冷铁,每个平轮需放置2块冷铁。根据零件大小确定放置不同规格的冷铁,冷铁规格根据轮子厚度分为40 mm、50 mm两种。

(4)试验结果。第一方案和第二方案,能够完全解决槽轮内部的缩孔和缩松缺陷,但不能完全解决平轮的缩孔和缩松缺陷,平轮的缩孔和缩松缺陷在生产中还时有出现;

第三方案生产的平/槽轮铸件,已经消除了缩孔和缩松缺陷,进行解剖后,断面组织致密(如图3所示)。

图3 轮子断面组织解剖图

3.3 改进工艺措施的结论

通过采取一系列的工艺措施,彻底克服了平/槽轮的铸造缺陷,解决了冲击韧性低的问题,经过一年多的生产,平/槽轮的产品品质,得到了稳定的控制。

4 试制产生的效益

与某企业关于平/槽轮产品的合作试制成功,不但解决了公司平/槽轮产品的交货期及其品质不稳定问题,也选择到了更为优秀的合作伙伴,获得了在这一领域竞价采购的优质服务,降低了采购成本,为企业取得了更好的经济效益。按采购成本价降低1元/kg计算,平均每个轮子降本约80元,年生产轮子约1.50万只,可节省成本约120万元,如果考虑以往迟交货带来的经济损失,每年可节约成本约人民币170万元。

5 结束语

总之,通过这次实践,我们更体会到了运用现代供应链管理理论来指导企业,特别是生产服务型企业采购实践的重要性和必要性。供应商是企业供应链上十分重要的一环,其具有我们所不具备的资源和优势,只有加强与供应商之间的合作,实现优势互补,共享合作成果,我们的企业才能生产出更多、更好的产品,实现客户利益最大化,为企业和社会做出更大的贡献。

[1]赵益锋,宋贤发.大型箱体球铁铸件的铸造工艺[J].现代铸铁,2009,(1):

[2]孟慧洲,边亚伟,郑 蕾.23万t运砂船用挂舵臂铸造[J].莱钢科技,2009,(2):

[3]王海瑞,李安铭,王锦永.链轮铸造工艺设计及改进[J].热加工工艺,2009,(13):

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