Технология литья зуба ковша погрузчика по газифицируемым моделям

Обзор изделия

Зуб вилочного погрузчика, как следует из названия, является принадлежностью вилочного погрузчика. Особые условия его работы требуют от зуба хорошей износостойкости, а также высокой прочности и вязкости. Поэтому выбор материала, проектирование литейного процесса и контроль процесса заливки играют ключевую роль и влияют на характеристики изделия.

Рисунок 1 Зуб вилочного погрузчика

Выбор материала

Выбор материала

Поскольку к зубу предъявляются требования по хорошей износостойкости, а также определённым прочности и вязкости, сначала выбирают низкоуглеродистую легированную сталь. Низкоуглеродистая сталь имеет очень низкое содержание углерода, поэтому её вязкость и пластичность очень высоки, но прочность низкая, а литейные свойства неудовлетворительны; на основе низкоуглеродистой стали добавляют соответствующие легирующие элементы Mn и Cr. Они позволяют сохранить хорошую вязкость, одновременно повышая прочность и износостойкость, а также улучшают литейные свойства, обеспечивая требования производства методом литья по газифицируемым моделям.

Проектирование химического состава

Таблица 1: Проектирование состава низкоуглеродистой легированной стали

Проектирование литниковой системы и параметров

Проектирование литниковой системы

Рабочая часть зуба находится ниже монтажного отверстия, поэтому применяется вертикальный способ литья, обеспечивающий наиболее плотную структуру нижней части; вертикальная заливка подразделяется на:

Вертикальная заливка с верхним подводом: скорость заливки высокая, но легко вызвать обратный выброс; стенка в зоне монтажного отверстия тонкая, поэтому внутренний питатель устанавливать нецелесообразно;

Вертикальная заливка с нижним подводом: заполнение формы стабильное, но скорость заливки низкая, а установка внутреннего питателя затруднена;

Вертикальная заливка с боковым подводом: заполнение плавное, скорость высокая, обратный выброс возникает редко, толщина стенки в зоне внутреннего питателя умеренная и удобна для его установки.

На основании изложенного окончательно выбрана литниковая система вертикальной заливки с боковым подводом. В верхней части монтажного отверстия установлена небольшая прибыль для сбора отходящих газов и шлака.

Рисунок 2: Чертёж конструкции литниковой системы

Проектирование литейных параметров

Таблица 2 Первые параметры литья

Таблица 3 Вторые параметры литья

Таблица 4 Параметры третьей заливки

Таблица 5 Параметры четвёртой заливки

Качество изделия и контроль процесса

Первая заливка

Использовались литниковые чаши и кольца из огнеупорного кирпича; поскольку заказчик не подготовил достаточное количество, операция по удалению шлака с применением агломерирующего агента в печи и ковше не выполнялась.

Рисунок 3: Фотография первой заливки в опоке

Рисунок 4: Изделие после первой заливки

Проблемы: 1, в верхней части отливки имеется обширное шлаковое включение; 2. В верхняя часть наиболее серьёзно пострадавшей отливки полностью заполнена глазурью, и расплав стали вообще не может её заполнить; 3, в некоторых монтажных отверстиях отливок и других участках с тонкими стенками появляются неспай и недолив.

Меры: 1, использовать шлакообразующий агент, удалять шлак из печи и ковша; 2. Использовать чистое сырьё для уменьшения количества примесей в расплаве стали; 3. Объединять три группы моделей в одну группу для повышения скорости заливки и обеспечения быстрого заполнения; 4. Накрывать отверстие высокотемпературной шлакоизоляционной ватой.

Вторая заливка

Рисунок 5: Вторая заливка в опоке

Рисунок 6: Изделие после второй заливки

По сравнению с прошлым разом: неспай, недолив и дефекты обширных шлаковых включений устранены.

Проблемы: 1, на поверхности имеются поры, структура сечения внутреннего питателя крупнозернистая, на сечении наблюдается усадка; 2. Масса одной группы в середине выше, чем масса двух групп по краям.

Меры: 1, уменьшить толщину покрытия, увеличить степень отрицательного давления; 2. снизить температуру заливки; 3. сократить время переворота опок; 4. использовать одну литниковую чашу на одну группу отливок.

Третья заливка

Рисунок 7: Третья заливка в опоке

Рисунок 8: Изделие после третьей заливки

5-6kg/s

По сравнению с прошлым разом: структура сечения внутреннего питателя стала заметно плотнее, скорость заливки достигла 5-6kg/s, а дефект пористости на поверхности изделия значительно уменьшился.

Проблемы: 1, на поверхности отдельных изделий по-прежнему имеются дефекты пористости; 2. на верхней части некоторых отливок имеются дефекты шлаковых включений.

Меры: 1. продолжать повышать отрицательное давление и равномерно выполнять небольшие отверстия в верхней части каждой модели; 2. перед выпуском расплава стали для раскисления использовать в печи алюминиевый поршень, а для раскисления поместить алюминиевую проволоку в разливочный ковш.

Четвёртая заливка

Рисунок 9: Изделие после четвёртой заливки

Итог: после нескольких попыток отливки были успешно изготовлены и соответствовали требованиям; окончательно подтверждены материал и параметры литья качественных отливок.

Таблица 6 Химические элементы качественных отливок

Таблица 7 Параметры литья качественных отливок

Итог технологических положений

6kg/s

-0.06—0.05Mpa

1. Производство отливок должно выполняться в режиме высокотемпературного раскисления и выпуска металла — спокойного удаления шлака в ковше — низкотемпературной быстрой заливки — предварительного воздушного охлаждения;

2. Скорость заливки должна быть не менее 6kg/s; во время заливки расплав стали следует поддерживать максимально стабильным, а каждую порцию расплава из ковша необходимо заливать в течение 2min.

3. Отрицательное давление: -0.06— 0.05mpa при заливке, -0.03mpa при выдержке давления; отрицательное давление следует в любой момент регулировать в соответствии с пористостью и условиями заливки;

4, покрытие: толщина не менее 1.5mm и не более 2mm при условии соблюдения пределов литья;

5, для плавки следует по возможности использовать чистое сырьё; после достижения температуры металла нельзя длительно выдерживать металл;

6, в ковше необходимо использовать шлаковый блок из высокотемпературной шлаковой каменной ваты; шлаковый блок из ваты можно прижимать железным грузом;

7, время перемешивания покрытия 1.5-2h; после завершения перемешивания перед использованием выдержать 10 минут;

8, при использовании квадратного литникового стояка отшлифовать его рёбра и углы мелкой наждачной бумагой, чтобы облегчить удержание покрытия и избежать пригара.