Управление технологией ЛГМ седельно-сцепного устройства автомобиля

Седельно-сцепное устройство автомобиля представляет собой тяговый компонент, используемый грузовым тягачом для буксировки полуприцепа, как показано на рисунке 1. Производство выполняется методом литья по газифицируемым моделям; требуется плоскостность ± 1mm на большой задней поверхности, материал QT400-18, содержание S ниже уровня double zero. При приёмке материала заказчик требует использовать образцы для разрушительных испытаний корпуса; литейные дефекты не допускаются.

Рисунок 1. Фотография седельно-сцепного устройства

1 Технологический процесс литья

Эта деталь аналогична плитной отливке и спроектирована по технологии изготовления плитной отливки. С учётом того, что большая задняя поверхность отливки подвергается обработке, а два выступающих крыла отливки не обрабатываются, отливка устанавливается вертикально, а два крыла направляются вверх.Чтобы обеспечить прохождение большей части расплава в процессе заполнения, выбирается ступенчатая литниковая система .

1.1 Производство в белой зоне

Пенополистироловая модель седельно-сцепного устройства формуется из пенополистирольных гранул 20g; участок над пенополистироловой моделью имеет большую площадь, а общая конструкция аналогична плите и легко деформируется. Как показано на рисунке 2, поэтому мера предотвращения деформации в белой зоне имеет очень важное значение для [2].Чтобы обеспечить плоскостность большой плоскости седельно-сцепного устройства, применяется способ опирания стальным каркасом, покрытым плёнкой, с песчаным блоком; благодаря опоре стального каркаса процесс нанесения покрытия и размещение при сушке становятся удобнее.Как показано на рисунке 3.

Рисунок 2. Фотография пенополистироловой модели

Рисунок 3. Способ сушки и размещения отливок

1.2 Нанесение покрытия кистью

Число Боме первого покрытия поддерживается примерно на уровне 1.6, время сушки составляет не менее 10h, число Боме второго покрытия поддерживается на уровне 1.7, время сушки составляет не менее 24h, а толщина покрытия поддерживается в пределах 1.0~1.2mm.В процессе сушки масса модели периодически измеряется; постоянная масса означает, что модель полностью высохла.Высушенная модель с огнеупорным покрытием должна быть отремонтирована и заформована в песок на жидком стекле. Положение заформовки показано на рисунке 4, заливку выполняют после сушки в течение 8h.

Рисунок 4. Модель с огнеупорным покрытием, подготовленная к заливке после заформовки

1.3 Форма захоронения модели в опоке

В процессе захоронения модели в опоке модель слегка наклоняют примерно на 10~15 градусов относительно положения большой плоскости, чтобы облегчить заполнение формовочным песком канавок в рёбрах; вся высота модели и сама модель не должны быть полностью засыпаны формовочным песком, после чего накрывают плёнкой и устанавливают заливочную чашу.

1.4 Плавка металла

Материал: QT400-18, конечный контроль состава показан в таблице 1, сырьё и соотношение приведены в таблице 2.

Таблица 1. Диапазон контроля исходного расплава и готовой продукции QT400-18

Таблица 2. Сырьё и соотношение

1.5 Заливка

— 0.045~-0.05MPa

Температура в печи составляет 1540-1560 ℃, температура заливки — не ниже 1420 ℃. Заливка выполняется в режиме быстро–медленно–быстро, чтобы скорость заполнения расплавом чугуна примерно соответствовала скорости исчезновения пенополистироловой модели. В процессе заливки вместе с потоком добавляется 0.1% модификатора. Во время заливки поддерживается давление -0.045~-0.05MPa, после завершения заливки отрицательное давление поддерживается в течение 5 минут.

2 Технология и анализ

2.1 Ключевые точки контроля процесса

2.1.1 Сфероидизирующая обработка

Si43-46 Mg6.5-6.9 Ca2.1-2.7 Re 1.8-2.2 Al〈1.2

Ключ к успешному получению материала заключается в сфероидизирующей обработке. Было проведено множество испытаний по выбору модификаторов и сфероидизаторов; в итоге использованы барийсодержащий кремниевый модификатор (характеристики: Si: 68%~73%; Ca:1.2%~1.8%; Ba: 1.2%~3.0%; Al: 1.0%~1.6%) и STFA-6 (характеристики: Si43-46 Mg6.5-6.9 Ca2.1-2.7 Re 1.8-2.2 Al " 1.2), результаты сфероидизации при использовании различных модификаторов и сфероидизаторов показаны на рисунках 5 и 6.

Рисунок 5. Графики при использовании обычного ферросилициевого модификатора

Рисунок 6. График при использовании барийсодержащего кремниевого сплава в качестве модификатора

В итоге сфероидизирующая обработка была определена как обработка в ковше с загрузкой и сфероидизацией. Для замедления времени реакции поверхность сфероидизатора и модификатора покрывают железными опилками толщиной 15 to 20 m m.

2.1.2 Обессеривающая обработка

Для получения содержания серы ниже уровня double zero выполняются две операции десульфурации [4]. Для первой десульфурации в ковш с расплавом чугуна добавляют 0.3% карбоната натрия и 0.3% десульфуратора после первой десульфурации. Затем для второй десульфурации добавляют такое же количество карбоната натрия и десульфуратора. Две операции десульфурации могут снизить содержание серы в расплаве чугуна с 0.02%~0.03% до уровня ниже 0.008%.

2.1.3 Модифицирующая обработка

Модифицирующая обработка выполняется три раза, включая 1% модифицирования внутри ковша, 0.2% для шлака и 0.1% мгновенного модифицирования.

Результаты заливки показаны на рисунке 7; деформация плоскости составляет 0.5~1mm, а степень сфероидизации и механические свойства соответствуют требованиям заказчика.

Рисунок 7. Чертёж готового изделия после заливки

Итоги

В процессе пробного производства седельно-сцепного устройства предварительная работа была сосредоточена на предотвращении деформации. Путём разработки специальной оснастки песчаный блок с покрытием использовался для корректировки пенополистироловой модели и предотвращения деформации, что позволило решить проблему деформации. На последующем этапе основное внимание уделялось контролю материала, главным образом контролю сфероидизирующей и модифицирующей обработки. Для получения стабильного материала необходимо строго контролировать весь процесс — от плавки до заливки; в итоге был достигнут стабильный эффект, а механические свойства достигли уровня 400-23.