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大型机床床身铸造工艺设计研究
作者:佚名    机床铸件来源:本站原创    点击数:    更新时间:2020/8/1    

  大型机床床身锻造工艺设想研究_城乡/园林规划_工程科技_专业材料。WORD 格局 可编纂 大型机床床身锻造工艺研究 摘要:简述大型机床床身的特点、要求及锻造难度;阐述该类铸件的造 型方式,工艺参数的拔取,浇注系统设想、熔炼浇注工艺;引见了一种 简略单纯的组箱组芯铸

  WORD 格局 可编纂 大型机床床身锻造工艺研究 摘要:简述大型机床床身的特点、要求及锻造难度;阐述该类铸件的造 型方式,工艺参数的拔取,浇注系统设想、熔炼浇注工艺;引见了一种 简略单纯的组箱组芯锻造工艺;对容易发生的导轨变形、砂芯漂芯、组织 松散、硬度低、硬质点及淬火问题等重点缺陷进行了缘由阐发并提出 了防止办法。 环节词:大型机床床身,组箱组芯,锻造缺陷,锻造工艺 目前国产大型机床包罗车床、铣床、刨床、磨床、数 控机床等各类机床床身铸件的壁厚一般在 20~40mm,属于中厚壁铸件, 分量一般在 5~50t,材质为 HT250 或 HT300。该类铸件的最大特点是 导轨较长,一般在几米以至十几米,很是容易发生弯曲变形,且导轨非 常厚大,一般在 40~100mm,导轨容易发生组织缺陷,出格是 10m 长的 导轨要包管无任何气孔砂眼也是较坚苦的。该类铸件往往是单件小批 量出产,没有现成的工装砂箱,投资较大,出格是数控机床床身,布局 外形比力复杂,在容貌制造、砂芯紧固、等造型操作方面具有较浩劫 度;其材质要求具有优良的精度不变性、抗压强度和减震性,优良的切 削机能和锻造机能,其硬度要求 180~241HB,硬度差△HB≤35[1],有 些采用淬火软化的机床导轨要求 HT300 以上商标,易发生组织松散、 硬度低、硬质点及淬火结果差等缺陷,一旦由于这些问题导致铸件报 废,丧失很是惨重,因而很有需要进行特地研究。 1 造型工艺 专业学问 拾掇分享 1.1 造型方式的选择 WORD 格局 可编纂 起首要出产该类件需有公用工装,一般锻造厂无此公用工装,并且该 类件往往都是定单制造,批量不大,没有规模效益。所以要出产该类件 所投工装砂箱费用比铸件的价值还要大,一旦导轨等主要部位呈现重 大缺陷形成废品,那丧失更是不成估量。因而锻造厂做此类铸件有时 得不偿失,并且 10m 多长的铸件需要 10m 多长的砂箱,对整铸式砂箱的 强度和刚度要求也相当高,若是在吊装过程中发生折断砂箱的环境, 形成人员伤亡,那更是落井下石。因而若何出产此类铸件,很是值得探 讨。一般厂家采用地坑造型,但对于严重的造型面积,地坑造型不是很 合适,而采用简略单纯的组箱组芯法较好地处理了这一问题,它能够无效 操纵车间面积。 1.2 组箱组芯法简介 该工艺区别于保守的组箱组芯法(劈模造型)。保守的劈模造型是将模 样按照各个面的外形分成几部门,然后将这几部门固定在模板上,再 用公用砂箱舂箱,舂完箱再将各面砂箱组起来,用螺栓紧固好,空腔用 砂芯组合。而新型组箱组芯法不消外容貌,不消模板,间接将分段砂箱 组合起来,在组合好后的砂箱内用砂芯间接组出铸件布局外形。采用 组箱组芯法制造公用工装,铸件布局外形全数用砂芯组合,重点要解 决好砂箱组合起来的刚度问题,所以必需用螺栓毗连,这是该件可以或许 投产的前提前提。对于分成若干段的总共长达十几米的砂 专业学问 拾掇分享 WORD 格局 可编纂 箱,重点包管砂箱的强度和刚度的持续性,要求混砂速度快,舂砂也要 跟上出砂的节拍,不然易呈现砂型隔层裂纹等缺陷。 1.3 该工艺的优错误谬误 该工艺把砂箱做成分歧规格( 1m、1.5m、2m、3m 等)分歧数量的几段, 然后拼集起各类长度和宽度分歧的砂箱框,各段砂箱间用螺栓联合, 满足分歧长度和宽度的铸件需求,通用性强,一套工装可满足几种铸 件的出产,工装费用大大降低,合用范畴广,且操作便利,对砂箱的尺 寸精度要求低。该工艺将长达十几米的砂箱分成几段,减小每块砂箱 的分量和尺寸大小,降低外行车吊装过程的危险性,可成功地避免这 方面的平安变乱,由于已经发生几米长的砂箱在吊装过程中折断而发 生危险的工作。表 1 是组箱组芯法与保守方式的比力。该方式错误谬误是 要求操作人员的本质较高,操作过程尺寸精度的节制很大程度上依赖 于操作人员的把握。 表 1.组箱组芯法与保守方式的比力 造型方式 容貌芯盒 模板 砂箱 经济性 平安性 保守方式 外模芯盒都做 需做模板 公用性强 工装费用高 不平安 组箱组芯 只做芯盒 不需模板 通用交换性强 降低工装费用 平安性好 专业学问 拾掇分享 操作性 合用性 精度 WORD 格局 可编纂 较复杂 操作简洁 利用专注 利用范畴广 要求高(需要加工) 低(不需加工) 2 工艺设想及过程节制 2.1 反变形量 导轨面上留凸起的反变形量 5~25mm 不等,按照导轨长度确定:床身 长度5m,每 1m 铸件留 1~2mm 反变形量;床身长度5m,每 1m 铸件留反 变形量 1.5~2.5mm;地脚面也要随形做出反变形量;有些布局很不均 匀的床身,可能还会呈现侧弯曲,如许也当需要在导轨侧面以至整个 床身侧面都要留反变形量。 2.2 加工余量 一般在反变形量根本上再留 10~20mm 加工余量,余量也不消太大,否 则加工完后会呈现硬度不敷的现象。 2.3 收缩率 一般长度标的目的取 1.0%,宽度标的目的取 0.8%,高度标的目的取 0.5%。考虑胀箱 等要素,宽度标的目的可不留缩尺,以至考虑将容貌尺寸报酬减小,以包管 出件后铸件的净尺寸合适要求。 专业学问 拾掇分享 2.4 工艺补正量 WORD 格局 可编纂 为防止加工后导轨因变形而变薄,导轨及地脚后背可留 3~5mm 工艺 补正量。 2.5 浇注系统设想 浇注位置当然是将导轨放鄙人面,一般从床身两头由导轨进入铁液; 出格长的导轨可采用底返雨淋浇注系统,这种浇注系统可包管铁液流 程不要太长,无效防止呈现冷隔及导轨掉渣、气孔缺陷,使铁液杂质上 浮。浇注系统全数采用耐火瓷管,造型时预埋于砂型中。按照床身长 度、浇重视量、导轨及床身与立柱连系面位于下型的特点,选择两头 座包浇注,且采用底返雨淋及由“平、V”导轨两头同时进入铁液,总 体上两层阶梯浇注体例,如许内浇道多点分离注入,两部行车同时浇 注,充实考虑铁液流程,避免发生冷隔、浇不足、气孔等缺陷。导轨中 间采用集渣包,分离引流等体例将冷铁液转移走,避免导轨两头呈现 气孔针孔等缺陷,从而达到包管导轨锻造无缺陷的方针实现。浇注时 间要尽量短,根据浇重视量,一般在 3~5min 内浇注完。 2.6 冒口设想 多采用耳冒口形式,厚大部位用冷铁包敷;冒口放置位置避开厚大部 位,防止构成接触热节。 2.7 砂芯设想 专业学问 拾掇分享 WORD 格局 可编纂 在包管操作便利的环境下,尽量将各砂芯连在一路,以增大自重抵消 铁液浮力。别的要用紧固螺栓把砂芯固定在底箱上,紧固螺栓能够穿 透一层以至几层砂芯,别的导轨芯也要按照长度分成好几段。 2.8 模板设想 较长的床身,模板可做成 2~3 段,段与段之间用燕尾销毗连;若不消 外模,纯粹用砂芯组合起来,那么构成外型的砂芯也要报酬分成几段, 以便制芯和下芯操作。 2.9 冷却办法 对于比力厚大的导轨,可在导轨底面敷以冷铁激冷,冷铁材质最好采 用石墨块,也能够采用铸铁冷铁,当然必需烘干水分,防止呛火,出格 在冬季要留意避免温差太大,因而放置铸铁冷铁要慎用。 2.10 尺寸精度节制 底箱起首要铺平,要用程度仪或拉线找平;导轨芯也要留意以程度线 找正,其高度尺寸定位也要充考虑反变形量和加工余量。 2.11 熔炼浇注工艺 采用高 Si/C 灰铸铁在 CE=3.4%~3.8%前提下,恰当添加废钢插手量, 将 Si/C 从 0.4~0.5 提高到 0.7~0.8,将铁液出炉温度提高到 1450℃ 以上,抗拉强度可提高 20~30MPa,铸件具有较小的变形倾向;但对于 专业学问 拾掇分享 WORD 格局 可编纂 机床这类壁较厚的铸件,提高 Si/C 比会添加厚断面处的铁素体含量, 反而会使硬度降低,此时插手 Cr 合金元素,提高机床厚断面处的珠光 体含量,削减断 面硬度差,添加机床的精度不变性。别的, Mn 量稍高于 Si 量的灰铸 铁具有优良的机能:收缩小,不易发生缩孔、缩松,切削机能好,是一种 提高强度,弹性模量和耐磨性、削减铸件变形的优良材质。[2]值得一 提的是,机床导轨概况经常采用淬火热处置,淬火后的概况能获得马 氏体+石墨的组织,珠光体基体淬火后概况硬度可达 50HRC 摆布,因普 通灰铸铁含 Si 高,淬透性差,添加少量 Ni、Cr、Mo 能改善其淬透性。 采用炉前孕育和浇注时瞬时孕育相连系的方式,一般浇注采用两包同 时浇注。要调整好铁液成分,包管铁液温度。我厂采用的 HT250、HT300 的化学成分见表 2。 表 2 HT250、HT300 的化学成分( wt%) 商标 C Si HT250 2.9~ 1.3~ 3.1 1.5 HT300 2.9~ 1.2~ 3.2 1.6 Mn S 1.0~ ≤0.12 1.2 0.9~ <0.1 1.2 P ≤0.15 <0.12 Cr <0.3 <0.3 3 重点缺陷防止 专业学问 拾掇分享 3.1 变形问题 WORD 格局 可编纂 对于分导轨程度标的目的和床身侧面标的目的的变形问题,处理的办法:一是 上述已提到的做反变形量;二是按照铸件布局,在铸件抗弯亏弱的地 方恰当做拉筋。 3.2 砂芯漂芯 最次要的是将导轨芯及上层砂芯用长螺栓紧固于下箱,若无法紧固, 则应将各个独立的砂块用外力将它们联系起来,以抵消浮力的冲击。 3.3 组织松散硬度低 经常在床身导轨面加工后呈现弥散分布的细孔,这就是组织松散,这 是因为其金相组织中片状石墨粗大,即组织非常形成的缺陷,表示出 很低的硬度。其构成缘由次要是对应于铸件壁厚部位,碳当量过高, 片状石墨粗大是底子缘由;熔炼温度低,铁液过热度小,铁液中有未完 全熔解的石墨片,易使片状石墨粗大;冲天炉熔炼过程中,铁液增碳过 多。其防止办法:按照铸件壁厚,确定合理的碳当量,以获得细片状石 墨和以珠光体为主的金相组织;铸件化学成分中添加适量的合金元素, 如 B、Mn 等;提高铁液过热度,加强孕育处置,降低浇注温度,提高铸件 厚壁部门的冷却速度,如放外冷铁等。 3.4 硬质点及淬火结果差 专业学问 拾掇分享 WORD 格局 可编纂 次要是因为含 Si 量高,组织中含有未充实扩散的局部的硅富集区,富 集区中的 Si 同铁液中的 C 构成硬度很高的非金属同化物 SiC 晶体[3] 形成加工硬点;别的因为含 Si 量高,组织中有铁素体具有,使得淬火 硬度和深度遭到影响,由于铁素体组织的淬透性远比珠光体差。因而, 对于要求导轨概况淬火的机床床身,成份拔取时应节制较低的含 Si 量,一般在 1.2%~1.6%Si 之间,对于原始组织中有铁素体具有需要表 面淬火的灰铸铁件,则进行一次正火处置,能包管随后的淬火结果。 4 使用结果 ( 1)采纳以上工艺办法已成功为上海、威海、济南、沈阳等地出产数 件机床床身,他们对我厂出产的铸件赐与充实必定和高度评价。 ( 2)该工艺成功使用于 M7150×3m、M7150×5m、M7150×6.6m、M7150 ×8.6m, M7150×12.6m、M8463×6.6m、M8463×8.6m、M8040×6.6m、 M8048×8.6m 等几种大型磨床床身及桂林重达 15t 的工作台及本公司 大型铸铁平台的出产,不只操作平安便利,并且经济合用,结果很好, 比拟劈模造型而言,出产以上铸件可节约工装费用 100 余万元。 ( 3)使用组箱组芯法出产大型机床床身,具有经济合用,操作平安性 高的长处,很适合锻造厂手工造型。使用此工艺方式,从理论上讲,无 论多长的铸件都可以或许出产,从而扩大了我厂的出产能力,拓宽了市场 范畴。 专业学问 拾掇分享 WORD 格局 可编纂 ( 4)充实考虑机床床身铸件本身的布局特点,准确拔取各项工艺参数, 合理调整铁液成分,包管铁液温度,做好各类缺陷的防止办法,就可以或许 成功锻造大型机床床身。 专业学问 拾掇分享

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