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載重汽車用制動鼓生產工藝(二)
發布時間:
2015-11-02 00:00
來源:
1、 關于S、Mn的問題
灰鑄鐵中的S、Mn含量對其性能的影響,雖然已經有了一些共識,但國外認為還研究的不夠,而要組織人力進行深入的研究,美國剛開始生產合成鑄鐵是,也曾出現過一些質量問題,那就是全部采用廢鋼和返回料做爐料生產灰鑄鐵后,由于鐵液內的S、P含量都很低而出現了孕育不良和鑄件粘砂問題,后來認識到,由于S過低,結晶核心數不夠,因而必須采取增S措施,將S含量增至0.05%以上。現在一般認為S控制在0.08-0.1%為好。S含量要偏上限,要使S的作用體現到最佳,以減少下道工序的孕育量。
而對于Mn的控制,很多人認為Mn是一種穩定珠光體的元素,灰鑄鐵的牌號越高,Mn也要更進一步提高。ASTMA159-83內3個牌號的Mn含量均為0.6-0.9%。但國內一汽研究后指出,Mn高了不但增加不了強度,反而降低了強度。其原因就是Mn含量高中和了S的有效作用,使自由S減少,他們做的試驗是當Mn為0.9%時石墨變的平順,石墨變長,端部鈍化效果變差。無獨有偶韓國現代汽車公布的FC250D(D為制動鼓)新標準中,將Mn含量也從老版本的0.6-0.9%更改為了新標準的0.4-0.9%,因此我認為降低Mn含量這一措施是可取的。
2、 關于于Si的問題
目前國內生產HT250制動鼓時,大多把Si控制在1.7-1.8%范圍內,這比前幾年生產制動鼓時1.3-1.6%提高了許多,當時主要考慮制動鼓的總C量比常規的HT250要高很多,如Si再高會降低強度。以致在當時的Si含量下鑄件常常因為滲碳體超標而報廢。對Si的取值我們要辯證的來看,如果沒有加入Cr、Cu、Sn等強珠光體形成元素,在高C的情況下,再提高Si含量,肯定會使鐵素體鑄件而降低強度。但現在,為了確保制動鼓的珠光體量在95%以上,已經加入了Cr、Cu、Sn等元素(為節約成本,在客戶允許的情況下,大多已不再加入Cu,而只加Cr、Sn)適當的提高Si含量就不會增加鐵素體,而由于Si對珠光體的強化作用,機械性能不但不會降低,而又可能提高,一汽的對比試驗證明了這點。他們在同樣含碳量的情況下進行高Si和低Si試驗。結果表明高Si的機械性能更好。他們指出生產高強度HT250時,可將Si提高為2.10-2.40%,這一要求比美國ASTMA159-83的要高一些,但和土耳其和德國的要求是一致的,他們規定的Si含量分布為2.00-2.40%和1.50-2.50%。因此建議大家在穩定現有工藝的基礎上,試驗提高Si含量的可能性。我提出調整Si的理由,主要還想借Si含量來改善鑄件的收縮性。
3、 關于增碳劑的選用問題
目前各廠在生產制動鼓時,大都采用合成鑄鐵工藝。但在選用究竟是石墨型增碳劑還是石油焦增碳劑時,認識上并不一致。從個雜志上發布的文章來看,好像是一邊倒的推薦使用石墨型增碳劑做為增C材料,因它容易吸收,更有利于形核,S、N等元素含量低,不致產生氮氣孔等。雖然也承認N對改善灰鑄鐵的石墨形態,促進珠光體從而提高機械性能,但總是投鼠忌器,擔心使用了會產生氮氣孔,但從我服務的河南駐馬店及山西侯馬兩個專業大量生產制動鼓的企業兩年來使用低溫煅燒石油焦的情況來看,質量穩定,只要加以注意不至于產生氮氣孔。山西侯馬那家企業,主要鐵型覆砂生產制動鼓,因此氮的允許含量應當可到130PPM,而河南駐馬店廠目前一般N含量維持在60-80PPM,屬于正常的安全范圍。在2013年5、6、7三個月內,曾經對制動鼓應當采用那種增碳劑問題,做過批量試驗。2013年5月,采用的是石墨型增碳劑,含碳量在40PPM左右,157包所澆制動鼓(每包1.5T鐵水),其本體抗拉強度平均為247MPa,有的低于客戶要求的241 MPa標準,石墨形態見下圖。而6月份改為石油焦增碳劑,N含量平均為60PPM,204包鑄件的平均抗拉強度276 MPa。7月份當N含量達到100PPM是,60包鑄件的平均抗拉強度達到了290.2 MPa。石墨細小而彎曲。
所以我認為在合成鑄鐵內,N的強化作用,大于廢鋼消除生鐵遺傳性作用。我也曾于2013年9月百鑄網在安陽會議下寫過一篇這方面的文章。希望大家合理的加以控制,用好石油焦增碳劑(包括選用質量好、信用優、含氮量不大于200 PPM的石油焦增碳劑)
6、關于鉻鐵的加入方法問題。
往鐵液內加入鉻鐵的方法對制動鼓內滲碳體的生成有很大影響,應當引起大家的注意。經驗指出當把鉻鐵塊直接加到爐內鐵液時,其不生成滲碳體的上限為0.25%。但如果在鐵液出爐時,把事先軋碎的鉻粒加到鐵水流上,則鉻含量可以提高到0.45%而不至于生成滲碳體。有的企業有時也知道或者是聽說過這一加入方法就是不想花力氣將鉻鐵破碎成鉻粒。而當前一般廠的制動鼓抗拉強度容易達到要求,而硬度常常在合格的下限邊緣。因此應合理的加入鉻鐵來調整硬度。
7、 減少制動鼓縮松的一些工藝措施
這里所講的工藝措施,主要是講造型工藝。重點介紹我所看到的各廠的造型方法,并且只涉及到怎樣防止縮松這一話題。因篇幅和時間有限,有關制動鼓生產中出現的其他質量問題都不涉及。有興趣交流的朋友,我們可以找機會另行交流,下面我用實例來說明。
無冒口工藝
實例一:分散內澆口
當制動鼓壁厚比較均勻時采用法蘭盤在上,加強帶在下,內澆口開在加強帶上,整個鑄件基本上位于上箱,無冒口。大多數鑄造廠包括國外都采取這一工藝。工藝上的的要點是:要采用多個內澆口進液快。多內澆口比單內澆口要好。薄的內澆口要比厚的內澆口好。因在比較大的圓周上,開多個內澆口并且切線進入型腔,鐵液在鑄型內溫度比較均勻,無顯著的流動熱節。X光透視結果,法蘭盤處無縮松,加強帶上有顯微縮松。可通過質量檢查,但只開一個寬而薄的內角口時(3×100mm)在加強帶內有較大的縮松。當做動平衡孔時即可看到,當時也想縮短橫澆道的長度,將4個內澆口改為2個內澆口,但縮松比較嚴重。另外當內澆口厚度超過6mm時,在內澆口處容易產生縮孔縮松。因此工藝特點應采取多個薄的內澆道切線分布在半個制動鼓的圓周上。
實例二:直澆道做冒口工藝
廣東梅州某廠,鑄件為出口德國制動鼓。材質是HT250,要求強度大于280MPa
硬度190-220HB,輪廓尺寸直徑484mm高度235mm,壁厚16mm
實例三、旋轉式內澆口(浙江某廠)
浙江某廠解決縮松工藝改進,該制動鼓質量60-65千克,輪廓尺寸直徑476mm,壁厚30-40mm。原產品合格率30-40%,主要缺陷縮松、渣眼、氣孔
實例4 樹脂砂工藝生產制動鼓,提高緊實度
河南南陽某廠生產北奔重型卡車制動鼓,采用頂注工藝,4個內澆口
實例5采用吊芯工藝,法蘭盤在下箱。一般不放冒口,如果有缺陷可以增加一個暗冒口,該工藝可以保障重要面放在底部,另外可以利用高度壓力差來進行補縮。
有冒口工藝
實例一、常規工藝方法,分散內澆口加一個冒口
實例二、頂部放冒口工藝,分為普通冒口以及發熱冒口
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