大型機床球鐵件鑄造工藝及其組織性能的研究.pdf

1、機床工業(yè)是裝備制造業(yè)的基礎產業(yè)。隨著零部件向高性能、輕量化、整體化、精密化方向發(fā)展，對數(shù)控機床的精度與性能也提出了新需求。目前國產機床的精度保持性、質量穩(wěn)定性等方面與國外機床還有差距，國產機床應用在粗加工或半精加工環(huán)節(jié)。滑枕作為高檔數(shù)控機床的關鍵零部件，其品質好壞直接關系到高檔數(shù)控機床精度與性能，滑枕的自主設計制造，并保證其良好的品質對實現(xiàn)我國高檔數(shù)控機床的高精度、高性能具有重要的應用價值。
　　 TK6920A-20C020是

2、某公司生產的滑枕型號，屬于厚大斷面球墨鑄鐵件，材質為QT600-3。本文以該型號滑枕為研究對象，針對滑枕的幾個主要壁厚，采用T型模擬試塊，研究了不同壁厚下球墨鑄鐵的石墨形態(tài)、基體組織與力學性能，研究發(fā)現(xiàn)在試塊壁厚小于80mm時，球化級別達到2級以上，基體組織以珠光體為主，力學性能能夠滿足QT600-3的性能指標。試塊壁厚大于80mm時，石墨球徑增大明顯，石墨形態(tài)出現(xiàn)惡化，基體中鐵素體含量逐漸增多，力學性能達不到QT600-3的性能指標。

3、試驗結果為滑枕件中冷鐵的布置工藝提供指導。
　　 采用UG NX軟件對滑枕鑄件及其澆注系統(tǒng)進行三維實體建模，采用ProCAST軟件對滑枕鑄件的鑄造過程進行模擬，分析鐵液的化學成分、澆注溫度以及冷鐵對鐵液充型速度、鑄件各表面凝固順序、縮孔和縮松缺陷的影響，并對鑄造工藝參數(shù)進行優(yōu)化。模擬結果表明，化學成分為3.6C2.1Si0.3Mn0.5Cu的鐵液相比3.0C2.1Si0.3Mn0.5Cu的鐵液，充型過程更為平穩(wěn)，凝固過程中鑄件各

4、表面凝固順序差異相對較小，縮孔、縮松缺陷相對較少，降低澆注溫度，并針對滑枕鑄件高壓油孔等重要部位以及熱節(jié)處的壁厚布置冷鐵，可以有效縮短該部位的凝固時間，減少縮孔、縮松缺陷的數(shù)量。在確定最佳鑄造工藝參數(shù)之后，對滑枕鑄件三維實體模型進行改進，優(yōu)化后的模擬結果表明，滑枕鑄件上部天窗附近的縮孔、縮松缺陷得以消除。
　　 在上述試驗的基礎上，采用生鐵增碳工藝和增碳劑增碳對滑枕鑄件進行生產試制，研究不同增碳工藝下鑄件的組織性能及外觀品質。試

5、驗結果表明:在增碳劑增碳的工藝下，試塊石墨球更細小、圓整，抗球化衰退、抗孕育衰退能力更強。采用生鐵增碳工藝時鑄件由于產生的縮孔、縮松缺陷過多，無法焊補而報廢。
　　 在報廢滑枕鑄件不同壁厚位置取樣，發(fā)現(xiàn)鑄件不同壁厚處石墨形態(tài)與數(shù)目主要受冷卻速度影響，在厚壁筋板處布置冷鐵可以改善石墨形態(tài)，增加石墨球數(shù)目;薄壁處未布置冷鐵，石墨形態(tài)差，數(shù)目少;油孔部位石墨球數(shù)目少，石墨形態(tài)變異嚴重，鑄件未產生明顯收縮缺陷。通過掃描電子顯微鏡(SEM