鑄造廠球墨鑄鐵的活塞環(huán)工藝分析
活塞環(huán)在發(fā)動機中起密封、傳熱和支承等作用，因此要求活塞環(huán)有良好的耐磨性、彈性和熱穩(wěn)定性，尤其是對一道環(huán)要求更高。球墨鑄鐵活塞環(huán)的開發(fā)和應(yīng)用是活塞環(huán)制造史上質(zhì)的飛躍。如何穩(wěn)定地制造球墨鑄鐵活塞環(huán)是活塞環(huán)行業(yè)面臨的難題。為了解決這一難題，本廠從德國GOETZEA引進了單體雙片鑄造球墨鑄鐵活塞環(huán)的全部技術(shù)和相關(guān)設(shè)備。
單體雙片鑄造的設(shè)計指導思想是利用銑刀把鑄坯的中心縮松及容易產(chǎn)生針孔、夾渣缺陷的上下表面銑削，從而獲得優(yōu)良的球墨鑄鐵活塞環(huán)。這種鑄造方式國外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并且具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，國內(nèi)許多廠家也接受并開始了試制，但還不很成功。其主要原因是原材料問題及球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)工藝過于復雜，很難確保球墨鑄鐵活塞環(huán)的基體組織，不能保證鑄件的合格率。雖然本廠引進了全部鑄造的軟硬件，但是在原材料供應(yīng)、生產(chǎn)工藝等方面還存在許多問題，試制初期也經(jīng)常出現(xiàn)球化率不高、球數(shù)合格率達不到要求等情況。經(jīng)過試制和摸索，基本上掌握了適合本廠的生產(chǎn)工藝，較全面地解決了球墨鑄鐵活塞環(huán)鑄造上的技術(shù)問題，從而確保了球墨鑄鐵活塞環(huán)鑄件的合格率。下面簡要介紹本廠是如何試制球墨鑄鐵活塞環(huán)的。
1工藝可行性分析
德國專家一再強調(diào)“球墨鑄鐵活塞環(huán)生產(chǎn)的關(guān)鍵在于原材料，沒有合格的原材料是很難生產(chǎn)好球墨鑄鐵活塞環(huán)的。他們強調(diào)采用高純生鐵或合成生鐵，其成分為：38%～43%C，02%～04%SI，004%～015%Mn，P<0045%，S<001%，其它元素不得超過003%。而國內(nèi)無此種新生鐵資源，國內(nèi)有可能供應(yīng)的生鐵成分為：38%～43%C，08%～13%Si，02%～05%Mn，P<007%，S<003%。這種生鐵影響球化處理的關(guān)鍵元素Mn，P、S超高，給球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)帶來很大的不利因素。目前國內(nèi)想找到滿足要求的原材料礦源或合成生鐵是很困難的，引進原材料也不現(xiàn)實。因此在選擇原材料時，應(yīng)盡可能符合國外要求，試驗選用的生鐵成分：40%～42%C，080%～09%Si，020%～04%Mn，004%～006%P，S<0026%。
這種生鐵與國外要求的生鐵比較有如下幾個特點：①硅量超高04%～06%。由于使用中頻爐熔煉，雖會限制回爐料的回收和利用，但還不會構(gòu)成太大威脅。②含錳量超高014%～02%。較高的含錳量會影響鑄態(tài)組織的控制，隨后的鑄坯鐵素體化退火處理可解決這一難關(guān)。但過多的滲碳體出現(xiàn)將會影響球化的合格率及熱處理前后的尺寸控制。③含磷量尚可。即使以后使用的新生鐵含磷量稍高(<007%)，也不足以影響金相組織與力學性能。如含磷量太高，會導致鑄件含磷量>01%，就會在晶界產(chǎn)生磷共晶，使強度、韌性、塑性降低。④含硫量超高0016%以上。較高的含硫量會直接消耗球化劑的用量，特別是凝固期間溶解態(tài)的硫?qū)κ蚧挠绊?，會直接影響球化處理的效果，降低力學性能，增加鑄造缺陷(夾渣、皮下氣孔等)。
碳硫分析儀的使用為及時掌握原鐵液的含硫量，正確控制球化劑的加入量創(chuàng)造了條件，同時M孕育劑的使用也為球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)起到了輔助作用。經(jīng)過以上工藝分析，采用國內(nèi)的原材料是能夠生產(chǎn)出合乎國外要求的球墨鑄鐵活塞環(huán)的。
2工藝性試驗及分析
采用40%～100%上述成分的生鐵，60%以下的回爐料，在150kg中頻爐中熔煉。加強操作工藝，確保球化溫度達1500～1550℃，從鐵液出爐至澆注完畢的時間控制在10min之內(nèi)，確保球化效果。
單體雙片鑄造的設(shè)計指導思想是利用銑刀把鑄坯的中心縮松及容易產(chǎn)生針孔、夾渣缺陷的上下表面銑削，從而獲得優(yōu)良的球墨鑄鐵活塞環(huán)。這種鑄造方式國外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，并且具有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，國內(nèi)許多廠家也接受并開始了試制，但還不很成功。其主要原因是原材料問題及球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)工藝過于復雜，很難確保球墨鑄鐵活塞環(huán)的基體組織，不能保證鑄件的合格率。雖然本廠引進了全部鑄造的軟硬件，但是在原材料供應(yīng)、生產(chǎn)工藝等方面還存在許多問題，試制初期也經(jīng)常出現(xiàn)球化率不高、球數(shù)合格率達不到要求等情況。經(jīng)過試制和摸索，基本上掌握了適合本廠的生產(chǎn)工藝，較全面地解決了球墨鑄鐵活塞環(huán)鑄造上的技術(shù)問題，從而確保了球墨鑄鐵活塞環(huán)鑄件的合格率。下面簡要介紹本廠是如何試制球墨鑄鐵活塞環(huán)的。
1工藝可行性分析
德國專家一再強調(diào)“球墨鑄鐵活塞環(huán)生產(chǎn)的關(guān)鍵在于原材料，沒有合格的原材料是很難生產(chǎn)好球墨鑄鐵活塞環(huán)的。他們強調(diào)采用高純生鐵或合成生鐵，其成分為：38%～43%C，02%～04%SI，004%～015%Mn，P<0045%，S<001%，其它元素不得超過003%。而國內(nèi)無此種新生鐵資源，國內(nèi)有可能供應(yīng)的生鐵成分為：38%～43%C，08%～13%Si，02%～05%Mn，P<007%，S<003%。這種生鐵影響球化處理的關(guān)鍵元素Mn，P、S超高，給球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)帶來很大的不利因素。目前國內(nèi)想找到滿足要求的原材料礦源或合成生鐵是很困難的，引進原材料也不現(xiàn)實。因此在選擇原材料時，應(yīng)盡可能符合國外要求，試驗選用的生鐵成分：40%～42%C，080%～09%Si，020%～04%Mn，004%～006%P，S<0026%。
這種生鐵與國外要求的生鐵比較有如下幾個特點：①硅量超高04%～06%。由于使用中頻爐熔煉，雖會限制回爐料的回收和利用，但還不會構(gòu)成太大威脅。②含錳量超高014%～02%。較高的含錳量會影響鑄態(tài)組織的控制，隨后的鑄坯鐵素體化退火處理可解決這一難關(guān)。但過多的滲碳體出現(xiàn)將會影響球化的合格率及熱處理前后的尺寸控制。③含磷量尚可。即使以后使用的新生鐵含磷量稍高(<007%)，也不足以影響金相組織與力學性能。如含磷量太高，會導致鑄件含磷量>01%，就會在晶界產(chǎn)生磷共晶，使強度、韌性、塑性降低。④含硫量超高0016%以上。較高的含硫量會直接消耗球化劑的用量，特別是凝固期間溶解態(tài)的硫?qū)κ蚧挠绊?，會直接影響球化處理的效果，降低力學性能，增加鑄造缺陷(夾渣、皮下氣孔等)。
碳硫分析儀的使用為及時掌握原鐵液的含硫量，正確控制球化劑的加入量創(chuàng)造了條件，同時M孕育劑的使用也為球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)起到了輔助作用。經(jīng)過以上工藝分析，采用國內(nèi)的原材料是能夠生產(chǎn)出合乎國外要求的球墨鑄鐵活塞環(huán)的。
2工藝性試驗及分析
采用40%～100%上述成分的生鐵，60%以下的回爐料，在150kg中頻爐中熔煉。加強操作工藝，確保球化溫度達1500～1550℃，從鐵液出爐至澆注完畢的時間控制在10min之內(nèi)，確保球化效果。
