铸件设计十篇

铸件设计 篇1

逆向工程又称抄数工程, 在机械制造领域中目前多数关于逆向工程的研究主要集中在将实体通过相关的数字化技术、几何模型重建技术转变为CAD模型, 最后根据CAD模型复制出实物或是进行创新设计[1]。

逆向建模的三个过程都是通过逆向建模CAD系统来完成的, 为了确保逆向建模的速度和精度, 选择合适的逆向建模软件并设计合理的建模方案是关键[2]。本文以砂型铸件为例对零件进行反求, 通过Geomagic Design X软件进行重新建模并加工的过程, Geomagic Design X软件是一款能够以3D扫描数据为基础创建CAD模型的3D逆向工程软件。

1 砂型铸件的逆向过程

1.1 逆向建模准备工作

数据采集是逆向工程的起点, 是逆向工程的基本活动。本文采用白光光栅扫描, 以非接触三维扫描工作方式获得点云。在扫描软件中获得零件的点云以后, 将点云保存成.asc的格式导入到Geomagic Studio中。由于光学扫描仪获取的产品表面原始点云数据是较大的无序散乱点云集, 在对点进行一些必要的处理:去除非连接项和体外孤点, 减少噪点, 最后对它进行封装。之后将文件另存为.stl的格式导入到Geomagic Design X中进行重新建模。

1.2 基于Geomagic Design X的逆向建模

由于这个零件为砂型铸件, 为了便于零件脱模, 两侧的型腔要有一定的斜度, 将模型以.stl的格式导入到Geomagic Design X软件中, 进行以下步骤。第一步:操作—划分领域。这里默认系统的系数为65%, 自动用不同颜色区分领域如图1 所示。根据划分好的领域新建参考面。选择两侧的领域建立中间对称参考面, 建立中间对称面和前后面的对称面。在参照平面的对话框里设置提取的方法选择顶部的领域, 提取上表面建立参考面。

第二步:对齐模型坐标系, 点击平面→选择平面, 点击线→选择平面, 点击位置→选择平面。

第三步:模型的重建, 由于要生成拔模角度, 特将上表面的直线的由中点分别向上下到中间直线的角度设为89°。同理拉伸出模型的圆柱体、具有一定弧度的曲面和完整的曲面。用面片拟合生成两侧圆柱端的曲面生成拔模角, 根据领域创建拟合曲面。运用镜像命令生成两侧的斜面在对两个平面设计合并剪切。建好的所有曲面如图所示2 所示。

根据模型对生成的曲面进行剪切, 剪切围成的曲面以创建体。合并完成的模型如图3所示, 在将整个模型输出成.stl或.igs的格式以便进行后续的模具型腔的制作。

2 结语

逆向工程不仅仅是产品的仿制, 它更肩负着数学模型的还原和再设计的优化等多项重任[3]。当前, 逆向工程的发展已取得了长足进展, 但产品逆向工程还是一个不完全成熟的过程, 各个环节仍有待于进一步完善、探索和研究, 尚无非常完美的解决方案[4]。本文以砂型铸件逆向建模为例, 通过特征建模不仅能更好地表达原始产品模型的几何意图, 而且实现了逆向建模与正向建模技术相结合的产品再设计。

参考文献

[1]蔡敏, 成思源, 杨雪荣, 等.基于Geomagic Studio的特征建模技术研究[J].机床与液压, 2014 (21) :142-145.

[2]代菊英, 涂群章, 赵建勋.基于Geomagic、Imageware和Pro/E的机械零件逆向建模方法[J].工具技术, 2012 (5) :55-58.

[3]向国玲.浅谈逆向工程技术[J].科技创新导报, 2011 (15) :51.

铸件设计 篇2

1 原材料的质量控制

所有进入公司的原材料必须附带生产厂的自检报告，其内容包括：化学成分、物理性能、生产日期、生产批次等。每批进货的原材料由采购员填写《物料采购质量验收通知单》并附带生产厂的自检报告交相关检验人员，由检验人员核对生产厂的自检报告后，根据有关检验标准规定的检验项目和方法进行抽样、检验，并填写相应的检验记录，同时将检验结论填入《物料采购质量验收通知单》，若检验合格，由公司质保部经理审核检验记录后，在《物料采购质量验收通知单》上签字批准原材料入库并投入使用。若检验不合格，由检验员将填有检验结论的《物料采购质量验收通知单》交给采购员，通知其办理退、换货。

所有原材料必须从公司评定的合格供方采购，采购员每次采购都要对供方的产品质量、价格、按时交货情况、服务情况等进行评价并记录在《供方业绩监控表》中，每季度由质保部组织技术部、业务部、生产供应部对所有合格供方进行评价，合格者继续列入合格供方，不合格的通知其整改，整改后仍不合格的取消合格供方资格。

1.1 蜡模料的质量控制

新采购的蜡模料进厂后，实验室按照《蜡模料来料检验》的规定对其颜色、灰分含量、线收缩率、软化点及针入度进行检验，并填写《蜡模料来料验收检测表》。

1.2 制壳材料的质量控制

1)硅溶胶的进厂检验。每批进货的硅溶胶由实验室按照《硅溶胶来料检验》的规定，对硅溶胶的外观、比重、SiO2含量、PH值、Na2O含量、运动粘度进行检测并填写《硅溶胶来料验收检测表》。2)制壳砂、粉入厂检验。每批进货的砂、粉由实验室按照《熔模铸造用耐火砂粉粒度及Fe2O3含量检测》的规定进行检测并填写《耐火砂粉粒度及Fe2O3含量检测记录》。

1.3 钢料的质量控制

每批进货的钢料由光谱检验员对新进钢料的外观及化学成分进行检验并填写《化学成分记录表》。

2 生产过程中的质量控制

2.1 蜡模料处理

旧蜡模料回收后，加10%的新蜡模料，经过大于12小时的除水和大于12小时的静置处理方可使用，蜡处理负责人要严格监控除水桶和静置桶的温度，并认真填写《蜡处理记录表》，实验室定期抽检灰分含量、线收缩率、软化点及针入度，正常情况下每周抽检一次，出现异常时随时检测。

2.2 制模

1)首先保证制模车间的环境温度在22～26℃之间。每个班首必须查看温度计并填写《蜡模车间温度记录表》。2)按工艺规程安装压型，校准和调试计时器、控制器、压力和温度传感器。设定蜡缸温度、射蜡嘴温度、射蜡压力及压注时间等参数。3)首件检验：制模操作者严格按工艺要求制出的第一模自检合格的蜡模型，必须经过检验员的首件检验，检验合格后填写《首件检验记录》方可批量生产。4)巡回检验：检验员要对制模过程进行巡回检验，巡回检验的间隔为2小时一次，每次每台射蜡机一模，并填写《蜡件巡检记录》。5)蜡模型检验：检验员对制作并修整好的蜡模型按照《蜡件检验标准》进行检验。经检验合格的蜡模型下转组树，检验员填写《蜡件外观检验记录》、《蜡件尺寸检验记录》。6)蜡树检验：蜡树检验员按照《蜡树检验标准》对组好的蜡树进行全检，合格后方可转入制壳工序，检验员填写《蜡树检验记录》。

2.3 制壳

1)制壳车间的温、湿度直接影响型壳的质量，所以必须严格控制。整个制壳车间的温度必须控制在22～26℃之间。面层湿度控制在50～70%RH;过渡层湿度控制在40～60%RH;背层湿度控制在30～50%RH。各层操作者每班首必须查看本层区的温湿度记录仪，并填写《制壳车间温湿度记录表》。2)要制出合格的型壳，还必须严格控制制壳用硅溶胶涂料的各项参数，其中以涂料的粘度、涂料中粘结剂的SiO2含量、PH值及涂料快速凝胶实验尤为重要。操作者配制涂料自检粘度符合要求时方可进行生产，在正常生产过程中，操作者每2小时自检一次粘度。实验室按照《制壳用硅溶胶涂料的管理与检测》的规定，定期抽检制壳涂料的各项参数，当检测结果不合格时，通知操作者停产调整。各参数的调整方法：a.粘度的调整：当粘度高于工艺要求值时，加蒸馏水和硅溶胶调整;粘度低于工艺要求值时，适当加入耐火粉。b.SiO2含量的调整：当SiO2含量高于工艺要求值时，加蒸馏水调整;当SiO2含量低于工艺要求值时，说明涂料中水分含量较多，应停止生产，进行搅拌使水分自然蒸发。c.PH值的调整：随着使用时间的延长(每次配涂料时，桶底都有一部分剩余涂料)，涂料PH值会降低，当PH值低于9时，应加氨水进行调整。d.快速凝胶试验不合格时，说明涂料已经不稳定，应清理浆桶，淘汰桶底涂料。3)操作者严格按工艺要求制壳、干燥和脱蜡。4)型壳检验员对脱完蜡的型壳按照《型壳检验标准》进行100%的检验，合格后方可转入浇铸工序，检验员填写《型壳检验记录》。

2.4 型壳焙烧和浇铸

1)型壳焙烧：焙烧炉膛温度升到800℃时，将型壳放进炉膛，根据型壳厚度及铸件结构的不同，继续升温至1050～1200℃，保温30～60分钟(每种产品都有详细的工艺要求)。为避免人为因素的影响，焙烧温度的变化过程采用自动记录。2)熔炼、浇铸：操作者严格按《熔化浇铸作业指导书》熔化钢料并经过几次脱氧、除渣，光谱检验员取样，经光谱分析化学成分合格后，用测温枪检测钢水温度，温度达到工艺要求的浇铸温度时，进行快速浇铸。并填写《熔化浇铸检测记录》。

2.5 铸件的处理及检验

浇铸完毕的铸件经振壳、切割、焊补、修磨、热处理、抛丸、调形等工序后，转入品检，品检员按《铸件检验标准》对铸件外观、形状进行全检，尺寸进行抽检，并填写《铸件毛坯检验记录》。

3 结论

我公司对原材料采购和整个生产过程都进行了严格的质量控制，从铸件投产就填写带编号生产跟踪单，一直跟到品检，出现不合格时能追溯到每个工序的操作者和检验员，并有详细的考核办法，所以产品质量能够达到客户满意。

摘要：为了有效地保证产品质量和稳定性, 达到客户满意, 企业必须建立一个完整的过程控制体系, 控制内容不仅包括生产过程, 还应涵盖原材料的管理和控制。

薄壁铸件机械加工工装设计 篇3

在航空、航天、机械制造行业中，铸件被大量使用，许多薄壁铸件是精密仪器、仪表的载体，形位精度及其尺寸稳定性要求很高。在薄壁铸件机械加工过程中，加工工装是保证铸件加工质量的关键。通常使用的铸件加工工装，找正精度较低，装夹变形较大。本文结合薄壁铸件机械加工状况，采用理论和实践相结合的方法，介绍了一种薄壁铸件加工工装。

1.工装改进原因

1.1 铸件应用

目前，铸件在航空、航天等行业中大量使用，铸造技术的优点决定了其在金属成形方法中不可替代的地位。金属的成形方法较多，与其他成形工艺相比，铸造工艺具有以下优点：能够成形锻造及切削加工不能完成的复杂外形的零件；生产成本低廉；铸件的尺寸和质量不受限制，小到几克的硬币，大到万吨的轮船壳体，都是铸造的杰作；铸造是机械制造业应用最广泛的一种工艺方法，工业上常用的金属材料都可铸造，且生产的批量不限。

1.2常用铸件机械加工工装应用状况

1.2.1加工精度低

铸件精基准面是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度以及零件安装方便可靠的基础。常用铸件机械加工工装找正精度较低，约为0.4mm，加工精度较差。很多框架类铸件不仅壁薄，而且体积较大，对精基准面的加工精度要求较高，否则后续加工中易出现壁厚不均匀现象，造成废品。

1.2.2装夹变形较大

常用铸件机械加工工装应用于薄壁铸件，装夹变形较大。在机械加工过程中，装夹变形导致的残余应力是影响零件尺寸稳定性的重要因素。为了减少装夹变形，不仅要从加工精度和定位精度选择装夹方案，还要对夹紧力的方向、作用点、大小进行优选。

2.工装主要结构设计

2.1支撑改制

依据三点决定一个平面的理论，设计改制了工装的零件支撑，将常用的平头支撑改为球头支撑（图1、图2示），球头支撑由底座和球头螺柱组成，它改变了原来平头支撑的面接触方式，使铸件毛坯底面与球头螺柱的球头形成点接触，旋转球头螺柱可以调整铸件划线基准面的位置，找正便捷，找正精度约为0.2mm。

2.2 凹形压板

凹形压板由矩形钢板和两块磁铁组成（图3示），磁铁吸附在矩形钢板上。通过移动矩形钢板两端的磁铁，可以改变在零件上的压紧力作用点。矩形钢板的尺寸可以根据铸件装夹位置、空间自行制作。

2.3 装夹方式对比

图4、图5分别是常用铸件机械加工工装、薄壁铸件基准面加工工装的局部装夹结构图。图4中，压紧力作用点在铸件体上，作用点处零件局部悬空。图5中，压紧力作用于凹形压板，将凹形压板两端的磁铁移至两个球头支撑的球头位置，使夹紧力的作用点对应作用在两个球头支撑上，改变了原来直接压紧铸件的装夹方式。

通常，框架类薄壁铸件铸造余量约为2mm～3mm，体积较大，粗加工基准面切削力较大，因此，加工时所需装夹力较大，在铸件压紧力作用点局部会产生较大的变形，薄壁铸件加工工装提高了工艺系统的接触刚度，有利于减小铸件变形，减小装夹引起的残余应力。

3.薄壁铸件机械加工工装

3.1 组成

薄壁铸件机械加工装夹工装（图6示）包括两个圆柱底座2、两个螺柱3、矩形钢板4、两块磁铁5、两组螺栓组件8、两块压板9、三个球头螺柱10、三个圆锥底座11。其中圆柱底座2和螺柱3以螺纹连接；磁铁5吸附在矩形钢板4上且位置可以移动；球头螺柱10和圆锥底座11以螺纹连接；两组螺栓组件8压紧压板9，通过矩形钢板4将铸件固定在机床工作台上。

3.2 应用举例

图6为薄壁铸件铣基准面装夹示意图，装夹方法：首先，根据铸件结构，初定三个球头支撑（10、11）在工作台1上的位置；将已划线的铸件放在球头上，选择铸件底面的实体结构，确定三个球头支撑及两块磁铁5的位置，两块磁铁5的位置对应于两个球头支撑，第三个球头支撑在另两个球头支撑的对称中心线上，并且距离要尽量远；然后，分别旋转球头螺柱10，调整铸件划线基准面的位置，利用主轴上的划针7，找正划线确定的基准面在0.2mm范围内；移动两块磁铁至相应的球头螺柱球头位置；根据铸件位置，确定两个圆柱底座2的位置；根据球头支撑的球头位置，确定两块压板9的其中两个压紧点，一块作用点在凹形压板上且在两个球头支撑的中间位置，另一块作用点在铸件上且在第三个球头支撑位置；根据压板9的压紧点高度，调整两个螺柱3的顶面高度；利用两组螺栓组件8压紧两块压板9，将铸件6固定在机床工作台1上；最后，将主轴上的划针换成铣刀进行精基准面的加工。

3.3 应用效果

通常，框架类薄壁铸件铸造余量约为2mm～3mm，体积较大，粗加工基准面切削力较大，因此，加工时所需装夹力较大，在铸件压紧力作用点局部会产生较大的变形，薄壁铸件机械加工工装具备以下优点：

3.3.1提高基准面加工精度和加工效率

薄壁铸件加工工装通过球头支撑，使铸件毛坯底面与三个球头形成点接触，不仅使铸件基准面加工精度提高，而且找正便捷，易操作，可以提高生产效率。

3.3.2装夹变形小

薄壁铸件加工工装通过凹形压板的凹形结构，改变了铸件的受力作用点，提高了工艺系统的接触刚度，有利于减小铸件变形，减小装夹引起的残余应力。

4.结束语

铸件设计 篇4

三维CAD实体造型是利用计算机(及有关软件)绘图的方法来创建制件的三维实体模型。目前，可用于三维实体造型的CAD软件有Pro/Engineer，Unigraphics,AutoCAD[4]等。

下面以3/4″Ⅰ型支持器铸铁件(HT350)为例，详细阐述SLS覆膜砂铸型(芯)工艺设计中的有关问题。

3.1 Ⅰ型支持器铸件的工艺设计方案

Ⅰ型支持器铸件的三维实体模型如图3示。其结构为一圆柱筒体与一圆锥筒体相贯。

图3 3/4″I型支持器铸件的三维实体模型

Fig.3 3D model of 3/4″ I type holder casting

方案2.整体烧结卧式浇注

与方案1相比，该方案降低了铸型高度方向的尺寸，烧结时间减少。但仍会在烧结内部“芯子”时出现“烧结悬臂”，也需开设清除散砂工艺孔，故仍不是理想的烧结工艺方案。整体烧结卧式浇注铸型(芯)的三维实体模型见图6。

图6 整体烧结卧式浇注铸型(芯)的三维实体模型

Fig.6 3D model of mold(core)in whole sintering with horizontal pouring

方案3.分体烧结卧式浇注

该方案将铸型分为上、下半型(见图7)，为了使烧结过程中不出现“烧结悬臂”和首层烧结面积过小的情况，芯子也被分成对称的两半烧结成型(图8)。芯子整体由两个半体粘合而成。与传统的砂型铸造工艺相同，型(芯)腔敞开，使未烧结的散砂清除十分容易。型(芯)经再加热固化后，涂料涂挂、检验、修整等工序非常便利，是较理想的工艺方案。为了克服分体烧结费时的问题，在成型机允许的情况下，可以将上下型、芯子一同进行烧结。

图7 分体烧结卧式浇注铸型的三维实体模型

Fig.7 3D model of mold in parted sintering with horizontal pouring

图8 分体烧结卧式浇注中芯子的三维实体模型

Fig.8 3D model of core in parted sintering with horizontal pouring

3.2 浇注系统及散砂清除孔

(1) 浇注系统：与普通砂型铸造的浇注系统的功能和作用一样，都起平稳导入金属液、挡渣排气、利于铸件的凝固补缩等作用。

(2) 散砂清除孔：在SLS铸型(芯)整体烧结时，常常需要开设散砂清除孔，散砂清除孔的开设原则是：① 容易出砂;② 不能破坏铸型的完整性;③ 最好与铸型的浇、冒口一致。这样既能达到清除散砂的目的，也有浇、冒口的作用。对于分体式烧结成型的型(芯)，可以不设(或减少)散砂清除孔。

3.3 铸件余量的确定

普通铸件的余量包括凝固收缩余量和机械加工余量。对不需机械加工的铸件，通常放铸件的凝固收缩余量，即：型腔的尺寸L=l+δ(式中l为铸件的尺寸，δ为凝固收缩余量)。

无论哪种快速成型方法，通常先由CAD三维实型造型软件生成制件的三维CAD实体模型，然后将CAD实体模型转化成快速原型制造系统所能接受的数据格式(STL文件格式)，再用切片软件(在Z方向用一系列平行于XY平面、且有一定的间距的平面来切割实体模型)，逐层生成截面轮廓信息以便分层制造。

三维CAD实体造型是利用计算机(及有关软件)绘图的方法来创建制件的三维实体模型。目前，可用于三维实体造型的CAD软件有Pro/Engineer，Unigraphics,AutoCAD[4]等，

下面以3/4″Ⅰ型支持器铸铁件(HT350)为例，详细阐述SLS覆膜砂铸型(芯)工艺设计中的有关问题。

3.1 Ⅰ型支持器铸件的工艺设计方案

Ⅰ型支持器铸件的三维实体模型如图3示。其结构为一圆柱筒体与一圆锥筒体相贯。

图3 3/4″I型支持器铸件的三维实体模型

Fig.3 3D model of 3/4″ I type holder casting

方案2.整体烧结卧式浇注

与方案1相比，该方案降低了铸型高度方向的尺寸，烧结时间减少。但仍会在烧结内部“芯子”时出现“烧结悬臂”，也需开设清除散砂工艺孔，故仍不是理想的烧结工艺方案。整体烧结卧式浇注铸型(芯)的三维实体模型见图6。

图6 整体烧结卧式浇注铸型(芯)的三维实体模型

Fig.6 3D model of mold(core)in whole sintering with horizontal pouring

方案3.分体烧结卧式浇注

该方案将铸型分为上、下半型(见图7)，为了使烧结过程中不出现“烧结悬臂”和首层烧结面积过小的情况，芯子也被分成对称的两半烧结成型(图8)。芯子整体由两个半体粘合而成。与传统的砂型铸造工艺相同，型(芯)腔敞开，使未烧结的散砂清除十分容易。型(芯)经再加热固化后，涂料涂挂、检验、修整等工序非常便利，是较理想的工艺方案。为了克服分体烧结费时的问题，在成型机允许的情况下，可以将上下型、芯子一同进行烧结。

图7 分体烧结卧式浇注铸型的三维实体模型

Fig.7 3D model of mold in parted sintering with horizontal pouring

图8 分体烧结卧式浇注中芯子的三维实体模型

Fig.8 3D model of core in parted sintering with horizontal pouring

3.2 浇注系统及散砂清除孔

(1) 浇注系统：与普通砂型铸造的浇注系统的功能和作用一样，都起平稳导入金属液、挡渣排气、利于铸件的凝固补缩等作用。

(2) 散砂清除孔：在SLS铸型(芯)整体烧结时，常常需要开设散砂清除孔，散砂清除孔的开设原则是：① 容易出砂;② 不能破坏铸型的完整性;③ 最好与铸型的浇、冒口一致。这样既能达到清除散砂的目的，也有浇、冒口的作用。对于分体式烧结成型的型(芯)，可以不设(或减少)散砂清除孔。

3.3 铸件余量的确定

普通铸件的余量包括凝固收缩余量和机械加工余量。对不需机械加工的铸件，通常放铸件的凝固收缩余量，即：型腔的尺寸L=l+δ(式中l为铸件的尺寸，δ为凝固收缩余量)。

对于SLS铸型，型腔的尺寸应为：L=l+δ+Δ。其中，Δ为激光束烧结引起的误差和成型机的精度误差[3]。由于铸型芯的烧结顺序不同，Δ的大小和产生的部位均不相同，实际上，Δ大小的确定是很复杂的，有待于进一步深入研究。方案1.整体烧结立式浇注

铸型(芯)的三维实体模型如图4所示，其优点是：① 采用整体设计——型、芯不分开，定位准确，零件的尺寸较精确;②立式底注式，有利于金属液的充填、气体的排出和铸件的凝固补缩。该方案的缺点是：① 铸型高度方向上的尺寸较大，烧结时间较长;② 在烧结底部横向“芯子”时(见图5)，会出现“烧结悬臂”，易引起“悬臂”的翘曲变形和开裂脱落等缺陷;③ 烧结完成后，需要开设清除散砂的工艺孔(工艺孔在浇注时堵塞)，增加了清理的工作量。

图4 整体烧结立式浇注铸型(芯)的三维实体模型

铸件设计 篇5

我国虽是铸造大国, 但并非铸造强国, 全国阀门铸件总产量占世界总产量的43.2%, 企业数量和产量居世界第一, 企业平均年产量仅为发达国家的1/7~1/4, 单位产品能耗却是发达国家的1.5~2倍, 节能降耗空间巨大。

1 泵阀铸件行业“十二五规划”能耗要求

中国精密铸造协会受工信部在北京提出:到2015年铸造企业数量将从3万家减少到2万家左右, 到2020年减少到1万家左右, 同时, 大幅度降低铸造能源消耗, 30%企业达到发达工业化国家水平, 在“十一五”基础上, 节能减排目标达到能耗降低10%, 实施“我国铸造行业准入条件”, 关闭浪费资源企业, 使泵阀铸件行业健康有序地发展。

比较“十一五”泵阀铸件行业情况, 我们可以得出数据 (见表1) 。

2 泵阀铸件行业能耗准入标准

2.1 铸件综合能耗

2.1.1 提出计算方法

以单位铸件计, 熔炼可比综合能耗= (目标综合能耗*熔炼能耗占比) / (1+废品率) 。

2.1.2 吨铸件标煤量限值

按照“十二五”末单位铸件产品能耗要求, 结合全国铸造企业平均废品率大约为8.8%, 铸件熔炼部分能耗约占铸件生产总能耗的50%, 我们推算现有企业铸铁件可比单位综合能耗限额为:

铸铁件 (含球铁和灰铁) 可比单位综合能耗≤248 kgce/t

2.2 冲天炉能耗准入

2.2.1 冲天炉发展趋势

我国约80%的铸铁件是用冲天炉熔炼的, 不同熔化吨位所占比重如图1。

由以上数据可以看出, 5t/h及以下的中小型冲天炉数量占大多数, 从我国多种所有制长期并存的经济结构来看, 大、中、小规模铸造厂长期并存的格局也是必然的, 而由于国内外市场对泵阀铸件的需求都离不开中小企业, 所以会需要一个较长期的淘汰过渡期。

2.2.2 冲天炉吨铁水标煤限值

不同熔化能力冲天炉能耗不同, 吨位越大, 单位能耗越小。根据本地区泵阀铸件规上企业综合能耗下降情况, 计算能耗下降系数K, (现有企业选用0.886、新建企业选用0.887) , 结合浙江省地方标准, 乘以能耗下降K值, 得到能耗初值, 对比《铸造行业准入条件》 (修改稿) 能耗准入标准, 对每吨铁水能耗限值计算整理, 提出新标准如表2。

2.3 电炉吨铁水电量限值

电炉提倡采用变频、中频感应炉熔化, 参照浙江省地方标准, 对现有企业和新建企业每吨铁水耗电限值计算整理如表3。

3 节能措施

为确保“十二五”泵阀铸件行业节能降耗目标顺利完成, 节能工作从两方面入手, 一方面对新建企业实行能耗准入, 尤其是中、小铸件企业;另一方面对现有企业采取有效节能措施、淘汰落后产能。其中对泵阀铸件现有三万多家企业的节能工作为重中之重, 节能措施总结如下:

3.1 余热回收再利用

利用冲天炉余热, 以热水形式回收冲天炉物理热用于生活, 可使余热回收率达到80%, 提高能源利用率。

3.2 适用熔炼设备

企业须需配备与生产能力相匹配的熔炼、精炼、造型、制芯、砂处理、清理等设备;采用砂型铸造工艺的企业需配备旧砂再生、废砂再利用设备;推广采用热风、水冷、连续作业长炉龄冲天炉;淘汰耗能大的陈旧落后设备, 有效降低能源消耗。

3.3 减少废品率

据计算, 铸件成品率每提高1%, 每吨铁液可多生产约8~l0kg优质铸铁件, 节约焦炭6~8kg, 铸件重量每减轻1%, 可降低能耗约1~2%。从企业反映废品成因来看, 大多集中在金属液流动、气孔、尺寸、清理等缺陷问题, 可通过改善外界条件提高充型能力、采用近净形铸造工艺技术提高铸件尺寸精度, 减少加工废品。

3.4 熔炼工艺改造

冲天炉可使用铸造焦燃料, 装设微机控制、专用的高压离心鼓风机等先进设备, 采用富氧送风, 预热送风, 脱湿送风等工艺, 实现熔炼节能;推广冲天炉一电炉双联熔炼工艺, 采用加料机、炉料预热装置等先进的配套工艺设备对于减少加料时间、缩短熔化周期、提高中频电炉生产率、降低能耗, 尤其在高功率密度的中频炉上作用更显著。

摘要：我国实施铸造行业准入条件的时机已经成熟, 《铸造行业准入条件》 (修改稿) 已由工信部正式发布, 本文根据泵阀铸件行业“十二五规划”能耗要求, 梳理计算相关数据, 在新的能耗准入基础上, 对铸铁件能耗标准进行更多扩充、总结节能措施, 旨在为全国能源监察部门抛砖引玉提供参照, 有序、有效的引导泵阀铸铁件企业节能降耗。

关键词：泵阀,铸铁件,能耗准入,节能措施

参考文献

[1]张伯明.再议铸造的能耗[C].上海:上海电气杯, 2010.

[2]张明.炉气余热与热风冲天炉[J].山东:中国铸造装备与技术, 2009, (03) .

铸件设计 篇6

《铸件形成理论》课程是我院材料科学与工程专业金属材料方向一门重要的专业选修课。学习本课程的主要目的是使学生学习并掌握液态金属成型过程的基本原理, 重点掌握液态金属的性质及充填铸型的基本规律;阐述液态金属结晶、铸造组织形成及铸件凝固的基本规律;阐述铸件形成过程中, 各种铸造缺陷的形成机理, 并针对铸造缺陷的预防和铸件质量的改善等方面提出有效的解决措施和途径, 最终能够运用所学知识制定并控制铸件的生产工艺。

我院材料科学与工程专业学生学习的课程中与金属直接相关的并不多, 其中《材料工程基础》仅涉及铸造的概念、铸造方法等内容, 《材料科学基础》 (以无机非金属材料为主) 主要涉及材料的结构、组织和性能之间的关系, 《结晶学》主要涉及结晶学的基本知识。这样一来, 学生学习本课程势必具有一定的难度, 如果学生长时间不能深入理解和掌握学习的内容, 久而久之就会失去学习本课程的兴趣, 况且本课程的学时为48学时 (其中8学时为实验学时) , 所以必须采取有效措施, 提高学生学习本课程的积极性。为此, 积极开展教学方法的改革, 推行多媒体教学和课堂互动式教学, 拓宽教学内容, 改革考核方式, 加强实践培养,

提高学生的动手能力, 注重学生素质和能力的培养, 具有十分重要的现实意义。

二、改革措施

1.前期预习、企业调研。首先, 要提前告诉学生本课程的教学大纲和参考教材 (如大野笃美编著的《金属的凝固:理论实践及应用》) , 让学生了解本课程的基本知识点, 重点是什么, 难点在哪里。

其次, 学生要充分利用暑假时间, 进行课前预习。要提前给学生提供与本课程密切相关的先修课程, 如《金属学与热处理》、《铸造工艺学》、《铸造合金及熔炼》等, 学生可以利用暑假学习相关知识, 为本课程的学习打下良好的基础。

再次, 要求学生利用暑假走访至少5个与铸造相关的企业, 在每个企业要深入生产一线进行调研, 时间不少于2天。开学后要上交一份不少于5000字的企业调研报告, 调研报告在最终的课程考核中占有一定的分数, 这样可以调动学生学习本课程的积极性。

最后, 积极创造条件利用周末, 带领学生到相关企业进行调研, 了解企业铸件生产的具体工艺, 生产过程中会出现何种质量问题, 以及应采取何种解决措施, 提高学生对铸件生产的感性认识。

2.丰富和更新教学内容。《铸件形成理论》是一门内容丰富、理论和实践性都很强的课程, 在讲课过程中为了让学生更容易理解和掌握知识点, 需要列举大量的典型事例来进行分析和讲解, 但是以前所举事例主要以铸铁为主。随着科学技术的快速发展, 对材料性能和使用环境的要求越来越高, 许多新型合金, 特别是镁、铝、钛等轻合金[1,2,3]受到越来越多的重视, 在授课过程中就可以增加这部分的比重, 阐述最新的理论研究和实践进展, 引导和启发学生去思考相关问题。比如, 在“铸件结晶组织的控制”的具体措施中, 孕育处理是一种有效措施, 以前仅简单举例Al合金的常用生核剂为Ti、Zr、V等, 现在可以详细讲述Al-Ti-B中间合金的细化机理, 如包晶理论、碳化物-硼化物理论、复相生核理论、晶体分离与增殖理论、界面过渡区理论等[4]。

再如, 在“动态晶粒细化”部分中, 以前仅简单举例振动、搅拌、旋转振荡等方法可以细化晶粒, 现在增加超声波处理、交、直流磁场、脉冲磁场、连续电流、脉冲电流等对镁合金、铝合金组织和性能的影响[5]。这样, 既拓展了学生的知识面, 又提高了学生学习本课程的兴趣。

3.改变教学方法和手段。《铸件形成理论》课程内容丰富, 学时又少, 如果仍然采取满堂灌、填鸭式教学, 就会出现教师讲课累、学生不愿学的局面, 学生的学习效果就会大打折扣, 势必采取有效的教学方法和手段, 提高教学质量, 比如引入动画、视频、计算机模拟、充分利用网络教学综合平台等。

比如在讲授“液态金属的停止流动机理”中, 可以先阐述具体机理, 然后用动画展示纯金属、共晶成分合金、结晶温度范围很窄的合金的停止流动机理示意图以及结晶温度范围很宽的合金的停止流动机理示意图, 并向学生提出问题:哪些合金属于共晶成分合金、结晶温度范围很窄的合金、结晶温度范围很宽的合金等, 学生课后可以充分利用学校图书馆的资源, 如超星数字图书馆、中国知网CNKI、万方数据库等资源, 进行检索和总结, 这一方面为学生后续学习金属的凝固方式与铸件质量的关系奠定基础, 另一方面又提高了学生检索文献并对所收集的资料进行总结和分析的能力。

铸件在液态、凝固态和固态的冷却过程中, 不可避免地要发生体积减小的现象, 这种现象称为收缩。收缩是铸件中许多缺陷如缩孔、缩松、热裂、应力、变形和冷裂等产生的基本原因。可以采用Procast等软件, 对铸件的温度场、应力场、缩孔的位置等进行模拟, 避免铸件缺陷的形成[6,7,8]。

我校设立了网络教学综合平台, 教师可以通过这个平台与学生进行答疑讨论、课程问卷、在线测试等进行互动, 有利补充了课时不足的状况, 提高了学生学习的积极性和能动性。

4.理论联系科研实际, 提高学生动手能力。通过文本、动画、视频、计算机模拟等多种形式向学生传达课程信息, 仅能增加学生对该课程的感性认识, 但缺乏对该课程直观与深刻的理解与体会。笔者在讲课过程中将自己的科研工作和体会灵活地穿插在课程内容中进行介绍, 提高了学生学习的兴趣和积极性。

如在讲授“铸件的收缩”时, 除了讲解关于收缩的基础理论和举例外, 学生可以利用周末时间到实验室亲自做熔炼和浇注实验, 体验不同合金成分 (如铝合金、镁合金、锌合金等) 、不同浇注温度、不同铸型 (如金属型、砂型) 等对合金收缩的影响, 而且学生可以利用电火花线切割机床把铸锭从中间分开, 然后进行磨制、抛光、浸蚀等操作, 随后在金相显微镜上既可观察合金的收缩形貌, 还可观察铸件宏观结晶组织的构成以及结合所学基本理论分析宏观结晶组织的形成机理和影响因素。

再如, 镁合金是一种比较活泼的金属, 在熔炼和浇注过程中容易发生氧化和燃烧现象, 严重影响镁合金的性能。在讲授完“铸件中的非金属夹杂物”后, 在笔者的指导下, 学生亲自体验了镁合金的溶剂保护熔炼、SF6/CO2气体保护熔炼、有无精炼、浇注时有无过滤措施等对镁合金组织、拉伸性能、冲击性能的影响, 以及夹杂物在镁合金中数量、分布、形态等, 并利用所学知识对所得结果进行了比较合理的解释。

经过几次实际体验, 学生们都表示受益匪浅, 自己所学的知识不再是空洞的理论, 可以在实践中进行检验和运用, 大大提高了实践动手能力。

5.改革课程考核方式。课程考核是教学过程中的一个重要环节, 是促进学生学习和教师评定学生成绩、进行教学评价、取得教学反馈信息的主要方法。为了充分调动学生学习本课程的积极性, 摒弃常用的以期末考试作为学生最终成绩的做法, 降低期末考试在总成绩中所占的比重 (40%) , 强调教学过程考核, 强化平时学习效果的考核, 提高调研报告 (10%) 、课堂讨论 (20%) 、阶段小测验 (10%) 、实践动手能力 (20%) 等在总成绩中所占的比重。所以, 学生学习本课程的热情一直较高, 很好地实现了本课程教学大纲的教学目标和教学任务, 达到了培养高素质优秀人才的目的。

三、结束语

针对学生实际情况, 采用前期预习、企业调研、丰富和更新教学内容、改变教学方法和手段、理论联系科研实际, 提高学生动手能力、改革课程考核方式等多种措施和手段, 充分调动了学生学习本课程的积极性和主观能动性, 取得了良好的教学效果。

参考文献

[1]I.J.Polmear.Light Alloys (Fourth Edition) :From Traditional Alloys to Nanocrystals[M].Butterworth-Heinemann, 2006.

[2]胡豪.轻合金材料的应用及发展[J].企业技术开发, 2015, 34 (11) :51.

[3]孙景林, 郭静.镁合金在汽车轻量化方面的应用[J].轻金属, 2008, (7) :58.

[4]刘相法, 边秀房.铝合金组织细化用中间合金[M].长沙:中南大学出版社, 2012.

[5]崔建忠, 巴起先, 班春燕, 等.轻合金电磁冶金[M].沈阳:东北大学出版社, 2005.

[6]王立生, 蔡庆, 张晓波, 等.基于仿真的A356合金充型凝固与微观组织研究[J].铸造技术, 2014, 35 (8) :1794.

[7]薛祥.A356合金铸造热应力数值模拟及热裂纹预测[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2011.

铸件设计 篇7

某型直升机主减速器的机匣材料欲采用国产的ZM6材料, 考虑到主减速器的功率加大、寿命延长等因素, 需要对现有的ZM6材料进行材料评估验证。试验包括射线检查、荧光检查和机械性能等相关试验。用于材料评估试验的铸件试样 (ZM6) 包括两个报废的机匣铸件 (件11-E-070因铸造裂纹报废, 件09-L-059因加工原因报废, 不影响切取试样) 和51个单铸试棒 (与规范GB1177的要求略有不同, 仅是直棒) 。

2 射线检查

由于铸件表面较粗糙, 按图1所示在铸件相应位置切取试样, 并对切取的试样进行射线检查。在铸件11-E-070的法兰边上切取了10个试样, 规定的铸件等级 (按ASTM E155) 为B级, 有4个切取试样铸件等级为C或D级, 其余符合图样要求, 而铸件本身在相同位置有2处为C-D级, 其余符合图样要求;在内、外壁上切取了5个试样, 规定的铸件等级为C级, 切取试样铸件等级均符合图样要求, 而铸件本身在相同位置有4处铸件等级为C-D级。

在铸件09-L-059的法兰边上切取了8个试样, 规定的铸件等级为B级, 切取试样和铸件本身的铸件等级均符合图样要求;在内、外壁上切取了10个试样, 规定的铸件等级为C级, 有3个切取试样的铸件等级为C-D级, 铸件本身在相同位置也有3处的铸件等级为C-D级, 其余均符合图样要求。单铸试棒共计18个试样, 铸件等级符合B级要求。

3 荧光渗透检查及机械性能试验

在进行机械性能试验之前, 需要对图1所示的所有试样进行荧光渗透检查。拉伸试验在具有Nadcap资质的实验室按ASTM E8和ASTM E21进行。试样包括所有等级为B的单铸试样, 等级为B、C和C-D的切取试样, 单铸试样分别在室温和90℃两种温度下进行试验, 而切取试样都在室温下进行试验。

按规范GB1177的规定, T6状态的ZM6材料 (单铸试样) 在室温下的最小拉伸强度为230MPa, 最小屈服强度为135MPa, 延伸率不低于3%, 在90℃时的最小拉伸强度为205MPa (在250℃时最小拉伸强度为145MPa, 通过线性插补计算出90℃时为205MPa) 。按照铸件图样规定, T6状态的ZM6材料 (铸件) 在室温下的拉伸强度不低于186MPa, 对屈服强度和延伸率没有具体要求。

取了8件单铸试棒在室温24℃下进行拉伸试验, 其中4件单铸试棒拉伸强度和屈服强度均小于规范要求, 其余4件符合要求, 延伸率均符合要求, 拉伸强度的平均值为229.1MPa, 标准偏差σ为10, 屈服强度的平均值为119.9MPa, 标准偏差σ为5.1, 延伸率的平均值为3%, 标准偏差σ为1.8;同样又取了8个单铸试棒在90℃下进行拉伸试验, 所有单铸试棒拉伸强度均小于200MPa, 不符合要求, 由于90℃下的屈服强度和延伸率没有参考值, 因此只是记录了屈服强度的试验结果在91MPa到111MPa之间, 延伸率的试验结果均大于18.2%, 拉伸强度的平均值为193MPa, 标准偏差σ为4.1, 屈服强度的平均值为103MPa, 标准偏差σ为7.2, 延伸率的平均值为22.9%, 标准偏差σ为3.6。

在铸件11-E-070上共计切取了15个试样 (10个法兰处, 5个内、外壁) , 其中5件试样在室温25℃下的拉伸强度小于规范要求, 而屈服强度的试验结果在99MPa到125MPa之间, 延伸率的试验结果在2.4%到8.5% 之间;在铸件09-E-059上共计切取了18个试样 (8个取于法兰处, 其中一个试样因加工时断裂无法试验, 10个取于内、外壁) , 其中2件试样在室温25℃下的拉伸强度小于规范要求, 而屈服强度的试验结果在100MPa到128MPa之间, 延伸率的试验结果在3.7% 到8.4% 之间。两件铸件所有试样拉伸强度的平均值为201MPa, 标准偏差σ为22, 屈服强度的平均值为112MPa, 标准偏差σ为8, 延伸率的平均值为6.4%, 标准偏差σ为1.6;

通过拉伸试验结果可以看出对于单铸试样, 75% 的试样拉伸强度结果小于规范中的最小值, 100% 的屈服强度结果小于最小值, 延伸率均满足要求。通过切取试样的拉伸试验具体数据可以拟合出拉伸强度的平均值与延伸率符合函数y=10.529x+133.57, 为了保证设计95%的置信度要求, 根据试验结果计算出来的拉伸强度和屈服强度设计值较低, 在25℃时, 拉伸强度设计值为114MPa, 屈服强度设计值为88MPa, 延伸率为2%, 在90℃时, 拉伸强度设计值为96MPa, 屈服强度设计值为76MPa, 延伸率为5%, 无法满足设计要求。

4 结论及改进措施

针对目前的铸造工艺, 铸造厂对现行铸造工艺进行了一系列的改进, 通过改进措施后, 铸造厂先进行了单铸试样 (6mm) 的相关试验验证, 拉伸强度最小值为244MPa, 屈服强度最小值为139MPa, 试验结果非常好。改善铸造工艺后的铸件已经铸造完成, 待交付再次进行相关试验验证。

参考文献

[1]《中国航空材料手册》编辑委员会.中国航空材料手册[S].中国标准出版社, 2002.

执行末箱检验判定铸件质量 篇8

这篇报告是我的工作汇报，其中反映了一个质量控制失控问题，请予以特别关注。

我司为减轻铸件质量判定的工作量，实行末箱检验判定铸件质量的方法。此方法大大减轻了送样检验的数量，且符合质量变化规律，是一个非常好的方法。

实行末箱检验判定铸件质量的方法，需要一个前提条件做保证。那就是：必须确保送样取自每一浇注包的最后一箱——即末箱，或叫尾箱。

在实际管理中，能否有效控制，提供这个前提做保证呢？

春节前，在长城转向节审核准备工作中，为控制转向节周转过程，按照周工的要求，对浇注工和分选工进行培训，此时我开始关注这个问题。

2月26日长城来厂审核后，对分选工段的记录表单提出整改要求。此记录表单是实行末箱检验判定铸件质量方法的配套文件，应有生产部编制，审核，质保部报请管理者代表批准、备案、发布实施日期，监督执行情况。因整改时间紧迫，领导安排由我编制此表。编制任务已完成，提交给了长城桥业。但需要我们再反复推敲，经责任部门确认，领导批准后才可正式应用。在进行编制工作的过程中，我深入关注了前面提到的这个问题。

为了保证工作质量，我认真进行了摸底调查。

首先，按TS16949体系推荐的方法，对过程进行了认真识别，我认为： 要做到确保取样取自每一浇注包的末箱，有多个环节必须保证。其中，① 浇注工段必须保证按顺序浇注；

必须按规定准确的插牌标识（在首箱或末箱，规定要始终统一）； ② 造型工段，必须保证一箱不差地按小车排列顺序依次推箱、捅箱；必须保证铸件从落砂机上按顺序依次落到输送带上；

③ 分选工段，必须保证按顺序分离浇冒口；

必须保证及时、按顺序、按箱清理从输送带落下的铸件，不得积存； 必须保证掌握的浇注信息一丝不差，包括每浇注包的炉（包）次号、每浇注包中的实际浇注箱数（包括未浇满的砂箱）、特殊标识隔离的砂 箱顺序号、配产各产品的砂箱数；

必须保证按掌握的正确信息，按浇注包次，将每包次各砂箱铸件按浇注顺序排列，确保排列的末箱是真正的末箱；

必须按要求从末箱取样送样检验，按检验结果判定。如末箱铸件质量合格，则判定该浇注包铸件合格。否则，判定末箱不合格，再送检倒数第2箱的样件，„依次类推。

应该有关于保证取样的箱次确实是末箱的管理规定，并形成正式文件。

然后，我对实际管理和执行情况进行了了解。

通过现场观察，与职工交谈，了解了一些情况。发现了在以上环节中存在不少失控现象，主要是：

1、浇注工段的记录真实性并不可靠。浇注工段的记录常常与造型工段的记录不一致——因为浇注工段的考核指标是浇注成品率，浇注工段存在隐瞒未浇满砂型的现象。

2、浇注工段的插牌标识是首箱，作业指导书规定插在末箱。如果是作业指导书与其它文件规定不一致造成的，则存在管理者和执行者都对此漠不关心的问题——从未见有人反映这个问题，说明对这个问题的态度是无所谓，麻木不仁，没有管理意识观念。

3、造型工段推箱工经常被要求改变推箱顺序，或对某些砂型进行不捅箱处理。

4、落砂机处没有安排人值守，不能保证落下的铸件按顺序送到输出带。在落砂机下能发现数天前生产的一些铸件。

5、分选工段掌握的不是第一手信息，是从熔化工段抄来的不可靠信息。

6、在输送带口存在铸件分选不及时的积存现象，不能保证按顺序分选的可靠性。

7、没有明确的保证取样的箱次必须是末箱的管理、考核办法并形成文件。

8、质保部在2010年8月6日编制过一个《生产过程中检验和试验的控制程序》，但存在如下问题：

① 该文件没有执行《文件控制程序》的规定，不符合《文件编写规则》的格式要求；没有编制人、批准人签字负责；没有开始实施日期；没有列 入《质量手册》；没有在质保部的《有效文件清单》中进行登记备案；是1个没有法律效力的文件。

② 该文件是在调查过程中质保部找出来提供的文件。没有进行发放的记录，是一个不被大家所知的文件。

③ 该文件第7条的④规定了“在最后一箱取附体试块送检”。但对其它试样没有提及，描述不全面。对如何确认是“最后一箱”没有提及，没有要求，没有监督考核办法。

④该文件规定“在浇每包铁水时，在浇注的第1箱插入小旗标识”，与作业指导书规定的在浇注的末箱插牌标识不一致。

⑤存在多处规定不具体，实施操作有随意性的含糊地方。

9、对已有的管理方法的执行情况缺乏自我检查和考核检查。上述问题的存在不是三天五天的事，也不是三个月、五个月的事，却一直得不到发现和纠正，这才是最可怕的问题。

由于各种局限性，了解的不全面，肯定还有其它失效模式存在。

这些失效模式的存在，会带来无穷的后患。即便只有一个环节出了问题，都会造成所送试样不是取自尾箱，而是取自首箱或其它箱，导致所有判断都是错误的。这个问题的严重性有过于二次浇注，非立即解决不可。否则，应采取应急处理措施，对铸件实行全检。

希望对此事引起高度重视，采取有效措施立即纠正。

要解决根本问题，首先要改人治为法治，制定科学的管理办法，形成正式文件——完成文件化。按照《文件控制程序》，具体流程如下：

由责任部门（生产部）根据需求向质保部提出申请，填写《申请表》；

责任部门获得批准后根据《文件编写规则》进行文件的编制,部门经理审核审核，提交到质保部；

质保部部长批准后形成正式文件（见《文件控制程序》的附录）； 质保部确定文件的受控识别号，填入《有效文件清单》； 质保部按照文件内容涉及范围确定发放范围，发放文件并填写《文件发/放登记表》；

使用部门收到文件后，在本部门的《有效文件清单》登记；

使用部门组织本部门人员宣贯学习并执行。

发现文件不适用于业务活动时，或生产操作现场所执行的结果与所持 有的文件要求不符合时执行者应及时上报并提请评审，由相关部门评审后，提出更改申请，形成《申请表》报质保部，原文件授权人批准后由质保部统一更改（技术文件由技术部负责）。

以上叙述有两个特点，提请关注：

一是强调了各职能部门的责任。按照现代企业管理的要求（ISO/TS16949是全球汽车行业的ISO9001），各职能部门一定要各司其职，不要顾虑会不会的问题。高层领导一定要把各职能部门责任范围的工作压下去。各部门的负责人对本部门情况最了解，经过自己的反复思考和推敲修正，付出艰苦劳动形成的管理方法，才最具可操作性，最接近科学性，应用起来才最顺手，最自觉，最有效。有句话说的好：自己的馍自己嚼，吃别人嚼过的馍不香。而别人为自己制定的管理方法，则不具备这些优点，使用起来会不情愿，理解起来会有偏差，推行下去会有可操作性差等弊病，最重要的是，自己的管理能力得不到锻炼，管理水平得不到提高。就象小孩子学走路一样，总要让自己学，摔若干个跟头才能学会，学好。老被抱着，扶着，怕摔跤，是永远也学不会的。

二是强调了工作流程，引用了几个程序的名称和内容。目的是希望起一点启示作用。因为比较普遍的存在着这种的情况：好多部门文件领到后，没有组织过宣贯，直接放到了箱底，时间长的，对这个文件都记不得了，谈不上执行落实，更谈不上落实得质量。要抓管理，变人治为法治，就必须改变这种状况。现在是需要把这些宝贝找出来认真执行和考核的时候了。

最后补充一条建议：长城转向节的几次整改过程，都存在有关职能部门的工作安排他人进行的情况，应要求这些职能部门补课。否则整改措施有落空的危险！

上述观点如有不当，请批评指正。

长城转向节整改责任人之一

技术部

张长水

铸件设计 篇9

国内公司海外承建的330MW燃煤电站机组#3号炉投产后, 发现炉侧铸件阀体与主汽管道焊接接头出现蒸汽泄露。经检查发现, 泄露点是位于阀侧焊接热影响区的纵向裂纹。裂纹如图1。

主汽管道材质为P91, 规格为462.2×46.5mm;阀体材质为铸件F91, 规格85×84mm。焊材、管材及阀体材质的化学成分如表1。

二、淬硬组织的存在

(一) 母材材质分析。该电站采用的是进口P91管材, 国内配管厂完成配管、加工。与以往电站主汽管道材料相比, P91具有以下特点:一是采用成熟的控扎控冷 (TMCP) 成材加工工艺;二是采用Nb、V及N进行微合金化;三是大幅度提高钢质纯净度, 杂质含量控制在≤10～15×10～6g/g;四是高温回火组织为板条状回火马氏体, 具有较高的韧性、塑形以及高温强度。

经过十余年的国内应用, 其使用性能稳定。相比较而言, 阀门为国产铸件, 较之锻件, 因制造工艺所限, 内部常存在晶粒粗大、缩松、微裂纹等母材缺陷, 且阀体壁较厚。因此铸件的焊接难度较大。如不严格把控焊接工艺, 极易出现缺陷。

(二) 焊接工艺。为确保焊接质量, 阀门与管道的焊接执行《T91/P91钢焊接工艺导则》。焊前预热并保持规定的层间温度, GTAW (氩弧焊打底) 100～150℃;SMAW (填充、盖面) 200～300℃。焊后缓冷至100～120℃, 恒温2小时以使马氏体转换完成, 而后进行高温760℃回火热处理。该电站所有P91管道焊接均执行导则, 焊缝裂纹产生倾向较小, 之前未发现过裂纹。

(三) 金相和硬度检测。通过上述管材及焊接工艺的介绍, 未发现可能诱发裂纹的因素。检测机构对阀侧热影响区、裂纹区和管侧热影响区分别做金相。管侧热影响区金相照片组织状态为回火马氏体。而阀侧热影响区金相照片里, 除回火马氏体外, 显示有较多残余奥氏体存在。此外, 有一些微裂纹存在于残余奥氏体内。裂纹区的硬度检测表明其硬度值明显高于未发现裂纹的区域, 说明存在淬硬组织。

(四) 残余奥氏体产生。事实上, 在T/P91连续冷却转变过程中, 即在Ms和Mf之间 (约120～380℃间) 的冷却范围内, 焊缝金属中绝大部分奥氏体会冷却转变为马氏体;但也会有一小部体奥氏体来不及转变为马氏体, 而以残余奥氏体的形式存在。当焊缝或热影响区的冷却速度过快, 残余奥氏体的数量会增多。残余奥氏体作为一种不稳定相, 其组织在高温工况下的韧性和塑形较差, 因此应尽量减少残余奥氏体的数量。

三、残余奥氏体与裂纹的关系

存在较多残余奥氏体的阀侧焊接热影响区硬度值偏高, 与此同时, 铸件组织内部本身存在一些细小缺陷, 尤其是前端尖锐的微裂纹。焊接、高温热处理或高温工况下的热应力与残余奥氏体转变时组织应力的叠加作用, 会使这些微裂纹由内向外扩展, 最终导致泄漏。

经实地考察并与导则中的加热带布置示意图 (见图2) 比对, 确定是由于分包误解《T91/P91钢焊接工艺导则》中, 距坡口边缘50mm处布置加热带这一内容。导则中图例的初衷是针对同壁厚、同口径管道焊接时不会因加热带布置距坡口边缘过近而产生过热情况。

而本案例中, 虽阀侧与管侧内径一致, 但两者外径不同, 即壁厚存在较大差距 (84mm & 46mm) 。这一厚度差正处在焊接热影响区内。分包误认阀侧坡口上沿为焊缝边缘, 故按图3布置加热带, 使阀侧热影响区中C区被暴露在外。虽进行了焊前预热和焊中保持层间温度, 以便焊缝和热影响区保持在Mf点120℃以上。但由于阀侧暴露在外的热影响区过大, 导致E区 (厚度差的区域) 冷却过快而产生较多的残余奥氏体。在随后的热处理及高温工况下, 高硬度残余奥氏体 (E区) 内的小微裂纹加速扩展直至发生泄漏。因外网要求机组连续发电, 故暂对上述裂纹进行补焊。但在补焊时发现铸件内部微裂纹缺陷较多, 为避免日后出现类似问题, 补焊后3个月后对该阀门进行了更换。

四、结论及防范措施

(一) 裂纹发生原因。铸件母材中存在一些微裂纹, 由于加热带包裹不到位而致阀侧近焊缝区焊接中过冷, 出现较多残余奥氏体。热处理及高温工况下, 塑形、韧性差且淬硬的残余奥氏体加速了微裂纹扩展。其中, 焊缝与阀侧坡口边缘因壁厚差很大, 存在应力集中, 也是促使裂纹加速扩展的因素之一。

(二) 焊前防范。大尺寸、厚壁铸件施焊前, 如条件允许, 应采用UT (超声) 或RT (射线) 复查坡口处母材;或至少进行PT (表面着色) 以确保坡口表面无裂纹等缺陷。

(三) 焊后复查。焊后无损检测时, 针对铸件特点, 应适当放大对阀侧近焊缝区域的检测范围, 以防漏检上述缺陷。

(四) 对合金钢厚壁阀门的焊接。在不影响施焊的情况下, 因根据实际情况调整电加热带的布置, 尽量接近焊缝边缘。本案例中, 阀侧坡口上沿至整个C区应被加热带完全覆盖。

(五) 阀门选型。考虑此类阀门焊口因壁厚差较大, 存在截面突变而带来应力集中, 有利于裂纹扩展。故此, 尽量选择有过渡段的阀门。

参考文献

[1].杨富.新型耐热钢焊接[M].北京:中国电力出版社, 2006

[2].DL5007-1992火力发电厂焊接技术规程

[3].T/P91钢焊接工艺导则 (2002)

铸件设计 篇10

关键词：铝合金,斜盘,挤压铸造技术,汽车空调,压铸件

随着社会的进步, 科技发展越来越迅速, 制造工艺逐渐趋于高质量、环保节能、外表美观、低成本等方向。斜板式压缩机实现了铸锻工艺的结合, 具有成形质量好、力学性能高、工艺简单等特点, 一直以来都受到产业界的重视, 在高强度、高韧性铝合金的制造过程中有较强的技术优势【1】。

1 材质的选择

随着人们对汽车的要求越来越高, 保持车内温度恒定, 拥有变排量空调压缩机的车成为现今社会人们的首选。斜板式压缩机的主要部件是主轴和斜板, 斜板与压缩机主轴固定在一起, 斜板随主轴一起做旋转运动, 并且推动活塞作轴往复运动。斜板式压缩机结构紧凑, 效率高, 可以实现高转速工作, 因此斜盘要求强度高和耐磨性好, 以适应长期高速运转和恶劣的工作条件。

2 挤压铸造

2.1 挤压铸造的概述

挤压铸造是对注入型腔中的液态或者半固态的金属施加较高的挤压压力, 使其凝固成形而获得制件或毛坯的工艺方法。挤压铸造工艺实现了铸锻结合, 使液态金属在高压下凝固, 最终得到组织致密的铸件【2】。

2.2 挤压铸造的特点

2.2.1 挤压铸造的优点

挤压铸造与压力铸造、离心铸造等相同, 也是一种加压的铸造工艺, 由于挤压铸造没有浇冒口系统, 从而使充型过程中金属液平稳。挤压铸造具有以下优点【3】:第一, 能避免和减少气孔等缺陷。第二, 提高了铸件的机械性能。第三, 适用范围更广, 投资成本更低。第四, 更节约能源。第五, 适合大规模生产。

2.2.2 挤压铸造的缺点

挤压铸造技术的生产方式容易出现以下缺点【4】:第一, 不能使用砂芯。第二, 侧壁厚≥5mm。第三, 适宜的铸件尺寸取决于施加的压力, 对于现行最大的设备 (15 000k N) , 设计面积不能大于1 200cm2。第四, 投资高。第五, 与压铸相比, 铸型寿命低。第六, 铸造形状复杂件具有一定限制。第七, 由于具有较陡的温度梯度, 铸件有时出现所谓的反偏析, 以至于表面偏析较严重, 表面结晶温度低于随后所要求的热处理温度。

2.3 挤压铸造的技术

根据挤压铸造时加压方式以及是否需要浇注系统, 可将挤压铸造分为直接式挤压铸造和间接式挤压铸造。

2.3.1 直接挤压工艺

直接挤压铸造以定量的液态金属直接浇入凹型中, 挤压冲头迫使液态金属充满由型腔和冲头组成的闭合型腔, 而获得制件。

直接挤压铸造最主要的工艺特点在于它无须浇注系统, 加压冲头的压力可以直接作用于金属熔体, 加压效率高, 获得的铸件密度大, 颗粒微小。直接挤压工艺适用于生产厚壁和形状简单的制件, 如平法兰、碗模、连杆等零件。

2.3.2 间接挤压工艺

与直接挤压工艺相比, 间接挤压工艺的液态金属是通过浇注系统引入型腔中, 压室内液态金属上的冲头压力是经由浇道传递到铸件上而获得制件的。

间接挤压铸件, 生产的零件形状可以更加复杂, 壁厚差也可以较大, 挤压冲头的挤压速度低, 低速压射可消除金属液在流动中的涡流和喷溅现象, 保证以层流形式充填型腔。但是不能产生塑性变形组织, 当前实际生产中采用的大多为间接挤压铸造方式。

2.4 挤压铸造的工艺参数

工艺参数对挤压过程十分重要, 只有了解工艺参数对挤压过程的影响规律, 才能够根据不同的挤压过程, 制订合适的工艺参数。挤压铸造的工艺参数主要包括浇注温度、比压、模具温度、充型速度、挤压开始时间、保压时间等。

3 铝合金斜盘的挤压铸造技术

3.1 铝合金斜盘的挤压铸造技术的选择

斜盘件壁较厚, 一般在12~15mm, 理论上应该采用直接挤压工艺。但由于斜盘在斜板压缩机上起到极其重要的作用, 必须保证斜盘的尺寸精度很高, 定位要准确, 才能保证压缩机高效、顺利的进行工作。而直接挤压铸造的铸件尺寸存在误差, 尺寸精度差, 采用间接挤压工艺铸件的尺寸精度, 不受浇入的铝合金液质量的影响, 铸件缩孔、缩松缺陷少, 组织致密, 强度高。因此采用间接挤压工艺更好。

3.2 一次水平分型侧注式间接挤压铸造工艺

一次水平分型侧注式间接挤压铸造工艺完美地解决了斜盘的尺寸精度和合格率的问题。该方案的模具结构具有以下特点:

A.浇道设置在斜盘外圆下侧, 与侧面的料室 (筒) 相连。

B.在斜盘的凸台上方设置一个和凸台直径一样大小的保压冲头, 保压冲头在充型完毕后立刻施加压力作用于金属液上, 以获得结构致密的铸件。

C.在斜盘的凸台底部设置一个直径小于斜盘内孔直径的局部加压杆, 在金属液凝固过程中对凸台中心部位实施局部补缩, 消除该处的缩孔、缩松缺陷。

该工艺与一次水平分型底注式间接挤压铸造工艺相比, 解决了一次水平分型底注式间接挤压铸造工艺生产效率低的问题, 提高了工艺出品率, 减少铸件内部氧化夹杂物含量, 使铸件达到高密度。

参考文献

[1]陈实.高强韧铝合金零件挤压铸造技术研究[D].武汉:华中科技大学, 2007.

[2]兰国栋.高硅铝合金零件挤压铸造技术的研究[D].武汉:华中科技大学, 2007.

[3]邓建新.挤压铸造成型系统的研究[D].广州:华南理工大学, 2010.