大犁球铁汽车模具铸件球化等级的提升.pdf

生产技术 Production Techniques
大型球铁汽车模具铸件球化等级的提升
田万刚,徐达义,韩书章
安徽芜湖瑞鹄铸造有限公司,安徽芜湖241009
摘要:本文针对如何提高大型球铁模具类铸件的球化等级,通过采用重稀土、随流孕育等工艺措施,使此
类铸件的球化等级得到了有效提升,达到行业先进标准,确保了铸件内在品质。
关键词:实型铸造;汽车模具;球铁铸件;球化等级;随流孕育
中图分类号:TG255;文献标识码:A;文章编号:1006-9658(2014)01-0018-02
D0I:10.3969/j.iSSn.1006-9658,2014.01.006
随着中国汽车工业的快速发展,中国汽车模具为1.4%~1.5%的RE2Mg6SiFe合金,孕育处理采用
行业的发展也是突飞猛进,其设计和制造水平大幅1.0%的75si-Fe合金,先加人球化剂,再覆盖75S:-
提升,与发达国家的水平差距不断缩小,一些从前Fe,上面覆盖铁屑和铁板,采用直接冲入法进行球化
需要从国外进口的高端汽车模具,现在基本自足,处理,Mg:0.035%~0.060%,BE:0.02%~0.04%,用
而且有些模具已出口国外,参与到世界级车企的配直径45mm本体试棒,测得球化等级,部分的在
套。汽车模具的发展,尤其是大型拉延模,离不开优级,很多在4、5级,达不到 NAAMS的材质标准要
质高端的球铁铸件;这类铸件不但需要优越的机械求,金相组织如图1。
性能,而且要有良好的金相组织,对球铁来说,球化
等级就是衡量球铁金相组织的一个关键指标。大型
球铁模具铸件,按照国际汽车模具行业( NAAMS)标
准要求,铸件本体试样球化等级稳定达到90%,也
就是球化等级达到2级,这对模具铸件,尤其是十
几吨,二十几吨的厚壁铸件,是一个不小的挑战。我
公司通过对球化、孕育处理工艺及球化剂、孕育剂
?1原工艺处理后的金相组织(原图;150x)
进行分析、改进,使此类球墨铸铁本体试样的球化
等级达到2级以上,现以D6510材质为例,进行简2提高球化等级的实验方案
要说明(以下实验选用铸件单件重量均大于10t)。
为提高球化等级,对原来的球化剂和孕育工艺
进行了改进实验。
1原生产工艺
(1)球化剂的选择
原生产工艺:熔炼设备采用10t一拖二日本富
通过对前期的大量球化等级进行分析,发现5
士电机中頻电炉,最大熔炼吨位20,通过倒包,可以下球铁件平均球化率为85%,5-10t的平均球化
一次浇注30t铁液;D6510原铁液成分:ao(c):3.5%
率为80%,10t以上的平均球化率仅有70%。
3.6%,vu(si):1.2%~13%,ae(Mn)≤0.40%,0(P)≤
通过对铸件吨位与石墨形态关系的分析,认为
0.06%,v(S)≤0.035%,(Mo)O4%-06%,10(Yi):随铸件吨位的提高,铸件壁厚也相应增大,铁液凝固
04%06%w(cu)05%-07%球化处理所用球化剂时间长、若使用経稀土球化剂会出现球化衰退,使石
瞾形态畸变,导致球化等级下降。以前使用的主要是
收稿日期:2013-10-29
铈基轻稀士球化剂,抗球化衰退能力差;而重稀土元
稿件编号:1310-352
素具有深度脱氧、脱硫的作用,促进铁液中形成大量
作者简介:田万刚(1975-),男,高级「程师,主要从事铸铁工艺及
材料的研究
细小的石墨球,延长铁液保持球化效果时间,所以重
8FAT中国铸造装备与技术1/2014
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Production Techniques生产技术
稀土球化剂具有良好的抗衰退能力。但是完全使用级逐步稳定在90%以上,最后采用的改进方案:
重稀土球化剂,易造成石墨球周围不光滑,因此决
(a)球化剂采用50%的轻稀土和重稀土混合使
定重稀土球和轻稀土搭配使用,根据处理铁液量调用,根据原铁液的含S量确定球化剂的加入量,残留
配比例,重稀土球化剂牌号为龙钇OCRC-4.5,其主镁为0.04%-0.06%,残留稀土为0.02%~0.04%;
要成分如下:
(b)孕育剂采用两次孕育,一次孕育为球化剂覆
Mg:50%-6.0%;Ca:16%~-2.4%;RE:1.6%~2.4%;盖,加人量为1.0%~-1.2%,二次孕育为随流孕育,孕
Si:43%~479%;Al<1.0%。
育剂为硅钡,孕育量为0.25%。
球化剂粒度为5~25mm.采用冲入法,加入量为
(c)球化处理工艺优化.根据处理铁液量的不同
1.4%、使用70%的重稀土球化剂,加30%的的轻稀对5t、10t等浇包分別制定了球化控制标准。球化
土球化剂,浇注15t重的D6510材质铸件,金相组剂、孕育剂覆盖,制定了专用紧实工具,确保捣实,上
织如图2
面覆盖专用铁板,严格控制球化反应时间,防止球化
反应剧烈,球化剂氧化烧损。反应时间:5t以下60
80s,5t以上80-120s,从球化结東到浇注完毕必须
在15min以内完成。
通过以上述球化改进实验,金相组织图片如图3
所
图270%重稀土球化剂处理金相组织图(原图150x)
(2)孕育方式的完善
通过使用重稀土球化剂,球化等级有明显的提
升,大部分球化等级达到3级,但是石墨大小和数
量达不到要求,根据球铁形核理论分析认为,石墨
大小和数量受孕育效果影响较大,原来主要采用球
图3最终改进后金相组织图(原图:150x)
化剂上覆盖孕育剂进行孕育,球铁的CE当量很高,
球铁原铁液过冷度很小(大大低于灰铁原铁液),可る结论
是球化反应后,球铁铁液的过冷度就增大很多,原
生产汽车模具大型球铁铸件时,要求辅助试样
因是球化元素Mg、RE同时也是白口化倾向非常大
球化等级达到2级,可以采取以下措施:
的元素,整个球化反应结束后,铁液的过冷度将达
(1)选用优质炉料,减少炉料中的反球化元素:
到最大,覆盖和延缓球化反应进行的作用,其孕育
(2)选用轻稀土和重稀土搭配使用,充分利用两
功效非常有限,而孕育的目的一方面是降低过冷种球化剂的优点,解决了大断面球铁件球化衰退和
度,减少自口化倾向,另一方面增加结品核心,提高石墨变的问题,提升了球化级别:
形核能力,而最有效的孕育方式为随流孕育(又称
(3)采用一次孕育和瞬时孕育相结合的方式,提
瞬时孕育),为此我们专门设计制做了随流孕育装高孕育能力,增加单位面积石墨球数,延长有效字育
置,同时选择具有抗孕育衰退的硅钡随流孕育剂,时间,减少衰退;
粒度为≤1mm,加入量为0.2%~0.5%,其化学成分
(4)严格规范球化处理工艺,控制过程参数,保
如下
证生产的稳定性
Si:65%~70%;Ba:2.0%~4.0%;Ca微量;l≤3%。
调整孕育方式为:一次孕育,球化剂覆盖75
参
文献
Fe;二次孕育,浇注时在浇口杯对铁液进行随流孕
I Shannon Kruse. winds cast group (J. MODERN CASTING. 2006(9)
育Si-Ba
121陈子华.厚大球墨铸铁件生产技术现代铸铁,2009(2)
(3)最后确定的改进方案
13)姜志超球墨铸铁铸造新工艺新技术与产品