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生产技术
消除壳型铸造球铁曲轴局部石墨球偏大缺陷
史传岳,张晓荣,董琪,钟晓斌
(江苏万力机械股份有限公司,江苏海安22600
摘要:为消除壳型铸造球铁曲轴局部石墨球偏大的缺陷,观察并对比了同一曲轴缺陷部位和正
常部位的显微组织,分析了曲轴连杆出现局部探伤磁痕的原因,对造型、化学成分、熔炼过
程、球化和孕育处理及浇注时间等工艺进行了调整和改进。试生产结果表明,工艺改进后曲轴
连杆处的石墨数量増加,石墨球明显减小,完全消除了曲轴局部石墨球偏大的缺陷。
关键词:球墨铸铁;曲轴;显徽组织
中图分类号:TG255文献标识码:B文章编号:1673-3320(2014)02-0029-03
Elimination of Partial Oversized Nodular Graphite in Ductile Iron
Crankshaft with Shell Mold Casting
SHI Chuanyue, ZHANG Xiaorong, DONG Qi, ZHONG Xiaobin
(Jiangsu Wanli Machinery Co, Ltd, Hai'an 226600, Jiangsu, China)
Abstract: To remove the partial oversized nodular graphite in ductile iron crankshafts with shell mold
casting, the microstructure of defect area and normal part in the same crankshaft were observed and
compared. The reasons for the partial trace of magnetic inspection in crankshaft rod were analyzed. The
process of molding, chemical composition, melting, spheroidizing, inoculation and pouring time were
adjusted and improved. The trial production results show that after process improvement the number
of graphite is increased and the nodular graphite is decreased obviously in crankshaft rod. The partial
oversized nodular graphite of crankshafts is completely eliminated
Key words: ductile iron; crankshaft; microstructure
笔者公司采用売型铸造生产线生产曲轴。壳型探伤后可见局部磁痕,
三连杆均有,但
铸造生产线在国内应用仅有屈指可数的几家,该工是80%以上出现在一连杆。缺陷部位如图1所示。
艺既有铁型覆砂工艺冷却速度快、球铁的球化级别
磁痕
高、铸型刚度高、铸件致密的特点,同时又兼有砂
型铸造工艺应用灵活、易于组织生产的诸多优点,
能极大地减轻劳动强度,提高生产效率。但是,在
试产初期曲轴的连杆部位出现局部探伤磁痕,表面
现象类似于缩松缺陷;经解剖发现该部位无缩松孔
图1磁痕部位
洞。该缺陷造成铸件报废率达20%以上。
在曲轴缺陷部位(连杆)取样观察其显微
1缺陷描述
组织,并与同一支曲轴正常部位(扇板)进行对
缺陷主要出现在485曲轴连杆内部分型面处。比,结果如图2所示。
收稿日期:2013-10-30
作者简介:史传岳(1967-),男,工程师,主要从事铸造工艺及质量管理工作
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铸造工程
Foundry Engineer ing
0.3~0.6mm。总浇注时间控制在10min以内。
经分析,造成曲轴局部石墨球偏大有几方面
的原因
1)曲轴各部位热节不均,连杆内档部位热节
较大,该部位冷却速度慢,易于促成石墨球长大
铁水全部由曲轴下部进入,下连杆(一连杆)最易
过热,因而该处铁水冷却速度更加缓慢。
(a)缺陷部位
2)铁水碳当量可能偏高,特别碳含量偏高
石墨化能力强,石墨球容易长大。
3)为保证浇注温度,原铁水过热,出炉温度
达到1550~1570℃,使铁水过冷度加大,球化处
理后铁水中的核心减少,从而形成的石墨球数量
偏少,石墨球偏大。
4)浇注时间较长,造成孕育衰退;或者孕育
(b)正常部位
效果差,形成的核心少
图2曲轴本体取样显微组织×100
由于这些原因,虽然曲轴扇板处球化率能够
由图2可明显看出,缺陷部位石墨球积聚,球
达到90%,石墨大小达到6级,本体性能也可达到
径偏大,达到5级以上,极个别甚至达到4级:而QT8002,但是相当一部分曲轴最后探伤检査时在
正常部位石墨球大小为6级。
连杆处出现明显的磁痕缺陷,从而造成铸件报废。
2原因分析
3改进措施
485曲轴的主轴颈直径65m,连杆颈直径3.1造型工艺改进
55mm,属于中小缸径4缸柴油机曲轴,单件重
1)由于铁水进入铸件的位置不可改变,因此
24kg,其铸造工艺如图3所示
考虑通过适当加快进水速度以缩短连杆处的过热
时间。将图3所示浇口杯直径D由原来的110mm增
至120mm,直浇道直径d由30mm改为32mm,
直浇道直径从而显著提高了浇注速度。经测定每箱浇注时间
放冷铁处覆砂层
由15~17s変为13~15s。
2)减小连杆处覆砂层厚度。将图3所示加放
浇口杯直径
冷铁处的覆砂层由6mm改为4mm,以加快连杆
处冷却速度。
图3曲轴铸造工艺
3.2化学成分调整
1)由于初生石墨的遗传性容易使得石墨粗
2t中频电炉熔炼,每炉两包,每包铁水大,因此配料时减少生铁用量,增加废钢用量
850kg,浇注12箱。采用倒包球化处理工艺,
以便减少生铁带入的初生石墨。生铁的质量分数
1550~1570℃出炉,铁水经中间包冲入装有球化
由原来的10%~20%降低到0~5%。
剂的包内球化处理后,再转入浇注机包内浇注。
2)适当降低碳当量,特别是降低碳含量。
球化剂添加的质量分数1.15%~1.25%,孕育剂采碳含量高,石墨化能力强,但也可能会引起石
用粒度3~12mm的75硅铁,球化剂上覆盖质量墨球偏大。炉前控制w(C)从3.75%~3.82%改进
分数0.2%的孕育剂,球化反应铁水倒至2/3时添为3.72%~3.78%,w(Si)从1.2%~1.3%改进为
加质量分数0.4%的孕育剂完成一次孕育;浇注温1.3%~1.4%,在保证铁水硅含量的前提下,减少
度1400~1430℃,浇注时随流孕育,孕育剂粒度
球化后期孕育带入的硅量。球化后铁水主要成分:
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