厚壁工作台铸件的工艺改进

刘志汉，郭 亮，李艳琴

（宁夏共享装备有限公司，宁夏 银川 750021）

卧式镗铣床的主要部件工作台（见图1），材质为HT300，铸件重920kg.从铸件结构以及铸造工艺性分析：此类工作台铸件壁厚超厚，厚度达到150mm以上，并且铸件上、下面均为要求较高的工作面，铸件四周也有加工面，同时要求加工面不得有夹砂、气孔、夹渣、缩松等缺陷，且上下工作面以及“T”型槽里硬度必须大于180HB，不允许出现组织疏松、硬度不合等质量问题，其他外观面不得有较明显的砂眼、粘砂以及鼓包等影响外观面的缺陷。前期通过工艺改进，其他缺陷得到了很好地控制，但是夹渣、组织疏松和硬度不合问题依然存在，为此从铸造工艺和熔炼控制两方面进行了改进，取得了很好的效果。

图1 工作台结构图

1 原工艺及铸件质量问题分析

1.1 原工艺

1）熔炼控制：原材料配比如表1。同时通过原铁水成分调整，使主要成分的控制范围达到表2的要求。熔化温度不高于1380℃，过热温度为1490℃～1510℃，浇注温度控制在1380℃～1400℃.采用二级孕育槽进行孕育处理，孕育剂为0.5%的75硅粒，同时浇注时在包内加入0.1%的75硅铁，进行浮硅孕育，保证铸件中w（Si）:1.7%～1.8%，w（C）:3.05%～3.15%.表1为原材料配比。

表1 原材料配比（质量分数，%）

表2 原铁水成分要求（质量分数，%）

2）浇冒系统：为了保证铸件充型平稳，采用开放式浇注系统，内浇道由底面引入。在顶部加工面均置8个60mm的油瓶冒口。

3）铸件质量原状及存在的问题：铸件上表面极易出现夹渣，内腔容易出现粘砂，铸件加工面容易出现组织疏松，硬度不足不合格产品组织见图2，废品达到20%.

1.2 出现的质量问题

按照上述工艺生产了5件铸件，全部出现组织粗大和硬度不足的质量问题，硬度只有120HB～140HB.通过对铸件实体进行金相检测，发现大部分视场石墨形态为A+C，个别部位出现D型石墨，珠光体量只有20%～40%，其余为铁素体。金相照片如图2所示。

图2 不合格组织

1.3 原因分析

铸件材质为HT300，由于壁厚较大，如果浇注缓慢，浇注温度较高，在开放式的浇注系统下铸件容易夹渣、容易出现组织疏松、硬度不足以及粘砂等缺陷；相同材质的铁水浇注其他产品质量稳定，分析认为，珠光体量不足，很有可能是促进珠光体量生成的化学元素含量不够，同时CE值过高也促进铁素体的生成。

2 工艺改进措施及结果

2.1 改进措施

1）改进浇注系统和冷铁位置

为防止夹渣、硬度不足等缺陷，需减少铁液流进型腔的渣子，浇注系统由底注式改为底注加过滤网式，内浇道铁液分横浇道过滤网引入，并且将直浇道面积增大，同时增大内：直的开放比率，以及过滤网降低铁液流速，使铁液充型平稳。为防止产生缩松、组织疏松以及硬度不合，底部增加直冷冷铁（冷铁厚度为铸件壁厚的1/2），使底部铁液快速凝固，从而使铸件凝固达到顺序凝固，并且降低了冒口补缩范围。改进后的生产工艺见图3.

图3 改进后的工艺

2）改进熔炼控制参数

由于提高废钢的比例对铸件的硬度有利，在铁水熔化配料时适当地提高了废钢的比例；为了保证珠光体的含量，同时又对成本不产生太大影响，把w（Mn）的控制终值由0.85%提高到0.95%，把w（C）的控制终值由3.12%降低为3.05%，w（Si）的控制终值由1.75%降低为1.7%；由于此产品壁厚很厚，浇注时把浇注温度调整为1350℃～1370℃，其他熔炼参数保持不变。表3、表4分别为材料配比及成分。

表3 原材料配比（质量分数，%）

表4 原铁水成分要求（质量分数，%）

2.2 改进结果

按照上述改进措施连续生产了6件该产品组织致密，石墨形态全部为A型，石墨长度3～4，基体组织为＞95%珠光体，实体硬度最低为181HB，最高为196HB，全部满足质量要求，同时铸件未出现夹渣、夹砂等缺陷，改进效果很明显。

3 结论

1）工艺改进和控制铁水质量，保证了产品质量，废品率降低到3%以下；

2）对厚壁工作台类铸件，为减少铁液对砂型的冲刷，将浇注系统改进开放式底注加过滤网，同时降低浇注时间，能减少铸件夹渣等缺陷；

3）对于厚大断面，适当降低CE值，提高Mn的质量分数，能很好地解决组织粗大，提高铸件的实体硬度。

[1]贾志宏，傅明喜.金属材料液态成型工艺[M］.北京：化学工业出版社.