铸钢用低成本复合过滤网开发应用

鲁茂波，陈登宁

（1.东风精密铸造安徽有限公司，安徽合肥238000；2.保定宁信新型材料有限公司，河北保定071000）

铸钢用低成本复合过滤网开发应用

鲁茂波1，陈登宁2

（1.东风精密铸造安徽有限公司，安徽合肥238000；2.保定宁信新型材料有限公司，河北保定071000）

研究一种铸钢用的低成本复合型过滤网。该复合型过滤网通过铸铁用过滤网制造原料SiC加入耐高温的复合相材料A，两者按照一定比例混合均匀，按照正常的过滤网生产工艺生产。该低成本复合型过滤网应用于熔模精密铸造铸钢批量应用生产。以生产的某汽车控制臂产品为例：①返修率由65%以上降至15%以内，降幅50%以上，表面质量显著提升；②加工内部渣气孔由之前的5.5%降至0.8%，降幅80%以上；③由于过滤网的稳流作用，产品浇不足冷隔由3%降至1.3%，降幅60%以上。该低成本复合型过滤网已全面在公司生产的所有铸钢产品上大批量应用。

铸钢；低成本；复合型过滤网；开发应用

铸钢汽车控制臂为安全类铸件，表面质量要求极高，毛坯面检P T检测要求无任何痕迹，不允许存在夹杂、气孔、渣孔、砂孔、裂纹和冷隔等表面铸造缺陷。同时整个行业生产的铸钢件返修率异常偏高，高达60%以上，结构复杂等产品甚至100%返修，造成制造成本异常偏高。同时返修后产品表面、内部质量难以保证客户的质量要求，经常发生客户抱怨、退件等。提升产品表面质量要求保证进入铸型（模壳）的钢水的洁净度。钢水过滤技术主要是以不同规格过滤网进行钢水过滤。现在市场提供的过滤网主要是氧化锆过滤网，树脂纤维过滤网、泡沫陶瓷过滤板三种规格[1]。树脂纤维难以在熔模铸造自动化生产上应用。氧化锆过滤网、泡沫陶瓷过滤板价格昂贵，有必要研究低成本复合过滤网。

1 试验材料与试验工艺方案

1.1 试验材料

铸铁过滤网主料SiC、粘结剂等。一种耐高温的复合相材料A.

1.2 试验工艺方案

按照正常的过滤网生产工艺进行复合型过滤网生产，选择某汽车控制臂产品（薄壁、结构复杂、铸钢材质、浇注温度1 580℃-1 630℃）进行熔模铸造浇注验证。

2 试验过程

2.1 复合相材料A加入量确定

复合相A质量分数分别按照10%、15%、20%、25%加入进行过滤网制造，制造过程中严格控制过滤网生产各项工艺参数。保证四种过滤网在同等条件下生产制造，消除过滤网质量问题因素对实验结果影响。浇注试验采用同一炉钢水、浇注温度保证工艺范围内、同一批次焙烧模壳进行浇注验证。消除化学成分不一致，模壳焙烧质量不一致的因素的影响。浇注验证统计结果如表1所示。

结果表明，复合相A最适宜加入质量分数为20%，该方案可保证过滤网100%不破损，消除了过滤网浇注破损进入铸件形成过滤网夹渣风险。同时返修率为10%，比现有无过滤网生产返修率60%降幅50%，效果显著，表面显著提升。所以该低成本复合型过滤网选择复合相A加入质量分数为20%的方案3.该方案浇注后过滤网外观形貌如图1所示，方案1、2、4过滤网浇注后外观形貌如图2所示。

表1 复合型过滤网浇注验证情况统计

表2 四种不同类型过滤网综合对比情况

图1 复合相A加入质量分数为20%方案3验证浇注后过滤网外观形貌

图2 方案1、2、4验证浇注后过滤网外观形貌

2.2 小批量验证

根据复合相A加入质量分数为20%比例方案小批量生产过滤网106个进行批量浇注验证，浇注工艺严格执行试验浇注工艺。浇注结论：浇注成106件，无冷隔、缩孔、裂纹铸造缺陷，6件表面渣孔、砂孔需要返修，返修率5.7%，降幅60%，机加工后无渣气孔。

2.3 大批量验证

根据复合相A加入质量分数为20%比例方案大批量1轮生产过滤网648个进行批量浇注验证，浇注工艺严格执行试验浇注工艺。浇注结论：浇注成648件，冷隔4件、缩孔3件、无裂纹铸造缺陷，29件表面渣孔、砂孔需要返修，返修率11%，降幅54%，机加工后3件渣气孔。

2.4 批量应用

该低成本铸钢用复合型过滤网自2016年1月批量应用以来，效果显著，①返修率由65%以上降至15%以内降幅50%以上，表面质量显著提升；②加工内部渣气孔由之前的5.5%降至0.8%，降幅80%以上；③由于过滤网的稳流作用，产品浇不足冷隔由3%降至1.3%，降幅60%以上。创效3万元以上。该低成本复合型过滤网可取代现有市场上的氧化锆、树脂纤维过滤网和泡沫陶瓷过滤板。表2为各过滤网优缺点分析。批量用过滤网相关参数检测报告及标准表3所示。

表3 批量用复合型过滤网相关参数检测报告

3 结论

1）以SiC为主料增耐高温复合相A按照20%比例混合，进行复合型过滤网应用于铸钢件批量化生产。与氧化锆过滤网、泡沫陶瓷过滤板同等过滤效果，占有低的价格优势，可在铸造行业铸钢件推广应用。

2）复合型过滤网应用效果显著，①返修率由65%以上降至15%以内降幅50%以上，表面质量显著提升；②加工内部渣气孔有之前的5.5%降至0.8%，降幅80%以上；③由于过滤网的稳流作用，产品浇不足冷隔由3%降至1.3%，降幅60%以上。

3）过滤网应用，现场浇注温度比未用之前提高5℃～15℃，具体温度根据产品结构，浇注环境具体确定。

（4）该研究为铸造行业主铸钢件铸造生产提供低成本等过滤效果（氧化锆、泡沫陶瓷过滤网）新型复合型过滤网。

［1］陈才金，朱锦伦.熔模精密铸造技术［M］.杭州：浙江大学出版社，2012.

［2］中国铸造协会.熔模铸造手册［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［3］平向红，胡建军，高永忠.应用玻璃纤维型过滤网的中小型铸钢件浇注系统设计［J］.铸造，2001，50（5）：288-289.

图1 3包初本体金相

图1 4包中本体金相

图1 5包尾本体金相

6 结论

通过科学的成分、工艺设计和严格的生产过程控制，采用水冷锭模、在线检测等先进生产及检测工艺，已能稳定生产高品质球铁铸件球化处理用的包芯线，含M g30%的包芯线其M g质量分数稳定在±0.8%、M g O质量分数控制在1.5%以内；结合稳定、有效的球化处理工艺过程控制，生产金相组织、机械性能稳定的优质球铁铸件的喂线球化工艺已被铸造企业广泛认可和采用。

参考文献：

［1］王树军.喂线球化工艺在球墨铸造管中生产中的应用［J］.铸造设备研究，2007（1）:46-47.

［2］许景峰，鲁栋，姜爱龙，等.喂线法批量生产蠕墨铸铁的控制要点［J］.铸造设备与工艺，2016（5）:17-19.

［3］王会群，胡利民.利用“喂线法”处理离心复合轨辊芯部球墨铸造铁水［J］.铸造设备与工艺，2010（6）:38-40.

［4］张敏之，于化顺，张晓蕾，等.喂线蠕化工艺博杜安6M26气缸体上的应用［J］.铸造设备与工艺，2011（5）:18-20.

Development and Application of Composite Filter Screen with Low Cost for Steel Casting

LU Mao-bo1，CHEN Deng-ning2
（1.Dongfeng Investment Casting CO.，LTD.，Hefei Anhui 238000，China；2.Baoding Ningxin New Material CO.，LTD.，Baoding Hebei 071000，China）

A kind of composite filter screen with low cost for cast steel was produced.The high temperature resistant composite phase A was mixed with SiC in certain proportion in the production.The composite filter is applied to cast steel in investment casting batch production.Taking a car control arm products as an example，after the application of the filter screen，the repair rate was decreased from more than 65%to less than 65%，reduced by 50%；slag porosity from 5.5%to 0.8%，reduced by 80%；cold-lap caysed by short run from 3%to 1.3%，reduced by 60%.The low cost composite filter has comprehensive application in all of the cast steel products in bulk.

steel casting，low cost composite filter，application development

TG260

A

1674-6694（2016）06-0051-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.016

2016-09-11

鲁茂波（1989-），男，技术主管师，主要从事熔模铸造生产工艺技术、材料研发及应用；生产现场高废产品改善技术开发与应用方面的研究。