CN112045170B - 一种大型铸钢件防开裂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于铸造技术领域，特别涉及带轴孔类大型铸钢件防开裂的预清理方法，包括以下步骤：打箱：铸件浇注完成后，放置4～5天待铸件凝固后，将砂箱自地面向上的3层以上的砂箱整体上提20～50mm，放置8～9天后进行落砂；落砂：人工落砂，落砂时间为30～50min；冒口切割：切割温度控制在200～350℃，首先切割铸件的外圈法兰上的冒口和补贴，其次切割铸件的中间主轴孔的冒口和补贴。本申请提供的一种带轴孔类大型铸钢件防开裂的预清理方法，改变了现有技术中的预清理方法及流程，提供了完整并有效的预清理方法，严格控制每个节点的参数值范围，以降低应力，防止裂纹产生。

Description

一种大型铸钢件防开裂的方法
技术领域
本发明属于铸造技术领域，特别涉及带轴孔类大型铸钢件防开裂的预清理方法。
背景技术
带轴孔类大型铸钢件材质一般为碳钢，结构复杂，吨位在50吨～80吨，铸造难度大，铸钢件外圈结构包括上法兰和下法兰，中间设置有直接为1.5m左右的主轴孔，外圈与主轴孔之间通过两个横梁和一个驱动轴孔连接，驱动轴孔、主轴孔和横梁之间相互交错，驱动轴孔与外圈形成较大的壁厚差，加上其结构的特殊性，导致铸造应力主要集中在此部分，极容易导致铸件开裂，且产生的裂纹通常是不可修复的穿透性裂纹，甚至直接导致铸件报废。
上述铸钢件由于吨位较大，现有技术中预清理的具体流程为：常温打箱落砂、预热、切割冒、质量热处理；由于此类铸件铸造应力极大，按照现有技术的预清理流程进行操作，会导致驱动轴孔与外圈的交界处产生大裂纹，裂纹长度可达0.5m～2m，此类裂纹基本无法修复，且随着放置时间的增长，裂纹还会继续延伸。因此，现有技术中预清理方法不适用生产带轴孔类大型锈钢件，因此，需要重点研究适用于生产带轴孔类大型铸钢件的预清理方法，以降低铸造应力，避免裂纹的产生。
发明内容
基于此，有必要提出一种新型的大型铸钢件防开裂的方法，这样可降低驱动轴孔处产生裂纹的风险，保证铸件预清理后无裂纹产生，提高生产效率，降低后序生产成本。
一种大型铸钢件防开裂的预清理方法，包括以下步骤：
打箱：铸件浇注完成后，放置4～5天待铸件凝固后，将砂箱自地面向上的3层以上的砂箱整体上提20～50mm，并提掉一层冒口箱释放机械阻碍应力，同时也可以加快散热，放置8～9天后进行落砂；再将铸件放置8～9天后冒口温度即可降至400～500℃，铸件的抗拉强度达到250MPa以上，能够保证铸件在吊运过程不变形。
落砂：人工落砂，落砂时间为30～50min。
冒口切割：切割温度控制在200～350℃，首先切割铸件的外圈法兰上的冒口和补贴，其次切割铸件的中间主轴孔的冒口和补贴；在冒口切割时，铸件周围燃烧天然气保温；控制温度在200℃～350℃是为了避免因切割时产生大量热量，使切割位置温度剧增，而铸件温度太低，形成较大的温度梯度，使铸件开裂，同时此切割温度也是操作人员能够忍受的温度范围。
进一步地，所述预清理方法还包括以下步骤：所述冒口切割完成后，进行热处理；所述热处理是将铸件进炉温度设置为大于或者等于200℃、正火热处理工艺采用阶梯式升温，升温速度控制在30～50℃/h，并在400～500℃之间保温3～4h。
进一步地，所述正火热处理完成后，将铸件以40～60℃/h的升温速度升温至900～930℃保温。
进一步地，将铸件在900～930℃保温完成后，进行正火风冷至200～300℃，立即进行回火，消除组织应力，回火后利用铸件余热切割剩余冒口及补贴。
进一步地，在所述落砂步骤中，当铸件的温度降至200℃以下,立即进预热炉消应力。
进一步地，所述消应力温度介于600～650℃，升降温速度小于或者等于50℃/h。
进一步地，在所述冒口切割过程中，若铸件的温度降低至200℃以下，需将铸件进炉以450～500℃预热10～12h，再出炉进行切割。
本申请提供的一种大型铸钢件防开裂的预清理方法，特别涉及带轴孔类大型铸钢件防开裂的预清理方法，改变了现有技术中的预清理方法及流程，提供了完整并有效的预清理方法，严格控制每个节点的参数值范围，以降低应力，防止裂纹产生；其中打箱过程中箱整体松箱，并提掉一层冒口箱，释放内部应力，加快铸件的冷却速度，在400～500℃高温打箱后控制落砂时间在30～50min内，保证200℃以上及时进炉消应力，升降温速率不得大于50℃/h，提箱速度总体加快3～4天；冒口切割过程中，改变切割顺序，首先切割外圈法兰冒口和补贴，在切内腔主轴孔冒口和补贴，易开裂的驱动轴孔的补贴及所有拉筋均留至质量热处理后返修切除，避免因部分补贴及拉筋切除后，轴孔被应力拉裂；热处理过程通过改变装炉方式，使铸件整体均匀冷却，通过优化热处理工艺，在升温过程增加均温梯度400～500℃和控制升降温速度在30～50℃，保证铸件在热处理过程实现无裂纹；由于带轴孔类大型铸钢件一旦出现裂纹，均为穿透性裂纹，直接导致铸件报废，采取本申请的预清理方法可防止此类裂纹产生，可有效保证使铸件质量。
附图说明无。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将给出本发明较佳的实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
一种大型铸钢件防开裂的预清理方法，主要针对带轴孔类大型铸钢件防开裂的预清理方法，包括以下步骤：
打箱：首先通过MAGMA模拟铸件凝固曲线，确定温度降至400～500℃需要11～13天，为了缩短打箱时间，铸件浇注完成后，放置4～5天待铸件凝固后，将砂箱自地面向上的3层以上的砂箱整体上提20～50mm，并提掉一层冒口箱释放机械阻碍应力，同时也可以加快散热；第7天将托偶插入冒口颈测量冒口颈温度，经过前期的散热，放置8～9天后进行落砂；再将铸件放置8～9天后冒口温度即可降至400～500℃，铸件的抗拉强度达到250MPa以上，能够保证铸件在吊运过程不变形，此时开始进行提箱操作。
落砂：由于此类铸件通常重50～80吨，浇注总重加上砂子的重量已经超过天车的极限吊运能力，而高温情况在地坑中不易清理砂子，因此用两台天车共同将铸件及其上的砂子吊出地坑放置在落砂区落砂，然后进行人工落砂，落砂时间为30～50min，严禁采用风铲或挖机等震动性机械落砂，随时用测温枪测温，当铸件温度降至200℃以下,立即进预热炉消应力，消应力温度介于600～650℃，升降温速度不得高于50℃/h。
冒口切割：通过上述打箱及落砂中消应力的过程后，铸件结构应力部分消除，但没有完全消除，因此，冒口切割时需要进一步控制，切割温度控制在200～350℃，在冒口切割时，铸件周围采用燃烧天然气进行保温，并及时采用测温枪进行测温，若冒口切割过程中铸件的温度降低至200℃以下，铸件需要进炉以450～500℃预热10～12小时，再出炉进行切割。切割时，首先切割铸件的外圈法兰上的冒口和补贴，其次切割铸件的中间主轴孔的冒口和补贴。
需要说明的是，控制温度在200℃～350℃是为了避免因切割时产生大量热量，使切割位置温度剧增，而铸件温度太低，形成较大的温度梯度，使铸件开裂，同时此切割温度也是操作人员能够忍受的温度范围。切割时，应先切外圈法兰上的冒口和补贴，再切割中间主轴孔的冒口和补贴，这种切割顺序一方面由于主轴孔冒口切割难度较大，先切割易切割的，减少天车来回吊运重量；另一方面减少在切割主轴孔冒口时其他小冒口的阻碍。铸件横梁与外圈的交界处铸有拉筋，驱动轴孔内部有防裂补贴，所有拉筋及此处补贴均留待质量热处理后再转回冒口切割序切割，防止因切割而产生的切割应力导致铸件薄弱位置开裂。冒口切割完，要保证铸件能以＞200℃的温度进炉做质量热处理，防止放置时间过长，温度过低，应力集中过大，将铸件拉裂。
热处理：此类铸件在热处理序装炉时，摆放位置应使驱动轴孔面向炉门风机，驱动轴孔处结构复杂，冷却较慢，摆在风机能直吹的方向，两侧风机吹铸件侧边，保证铸件均匀冷却。铸件最低进炉温度不得低于200℃，正火热处理工艺采用阶梯式升温，升温速度控制在30～50℃/h，在400～500℃之间保温3～4小时；由于此材质在400～500℃时性能会出现明显的波动，为避免因壁厚差导致温度不均匀，导致铸件开裂，因此需要保证铸件整体温度均匀，再以40～60℃/h的升温速度升温至900～930℃保温，保温时间根据壁厚计算。正火风冷时将铸件吹至200～300℃立即进炉回火，消除组织应力，回火后利用铸件余热切割剩余冒口及补贴。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种大型铸钢件防开裂的预清理方法，其特征在于，包括以下步骤：
打箱：铸件浇注完成后，放置4～5天待铸件凝固后，将砂箱自地面向上的3层以上的砂箱整体上提20～50mm，并提掉一层冒口箱，再放置8～9天后进行落砂；
落砂：落砂时间为30～50min；落砂中当铸件的温度降至200℃以下,立即进预热炉消应力，消应力温度范围为600～650℃，升降温速度小于或者等于50℃/h；
冒口切割：切割温度控制在200～350℃，首先切割铸件的外圈法兰上的冒口和补贴，其次切割铸件的中间主轴孔的冒口和补贴；
热处理：将铸件进炉温度设置为大于或者等于200℃，正火热处理工艺采用阶梯式升温，升温速度为30～50℃/h，并在400～500℃之间保温3～4h；再以40～60℃/h的升温速度升温至900～930℃进行保温；将铸件在900～930℃保温完成后，进行正火风冷至200～300℃，立即进行回火。
2.根据权利要求1所述的大型铸钢件防开裂的预清理方法，其特征在于，在所述冒口切割过程中，若铸件的温度降低至200℃以下，需将铸件进炉以450～500℃预热10～12h，再出炉进行切割。
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