鑄鋼用低成本復(fù)合過濾網(wǎng)開發(fā)應(yīng)用

魯茂波，陳登寧

（1.東風(fēng)精密鑄造安徽有限公司，安徽合肥238000；2.保定寧信新型材料有限公司，河北保定071000）

鑄鋼用低成本復(fù)合過濾網(wǎng)開發(fā)應(yīng)用

魯茂波1，陳登寧2

（1.東風(fēng)精密鑄造安徽有限公司，安徽合肥238000；2.保定寧信新型材料有限公司，河北保定071000）

研究一種鑄鋼用的低成本復(fù)合型過濾網(wǎng)。該復(fù)合型過濾網(wǎng)通過鑄鐵用過濾網(wǎng)制造原料SiC加入耐高溫的復(fù)合相材料A，兩者按照一定比例混合均勻，按照正常的過濾網(wǎng)生產(chǎn)工藝生產(chǎn)。該低成本復(fù)合型過濾網(wǎng)應(yīng)用于熔模精密鑄造鑄鋼批量應(yīng)用生產(chǎn)。以生產(chǎn)的某汽車控制臂產(chǎn)品為例：①返修率由65%以上降至15%以內(nèi)，降幅50%以上，表面質(zhì)量顯著提升；②加工內(nèi)部渣氣孔由之前的5.5%降至0.8%，降幅80%以上；③由于過濾網(wǎng)的穩(wěn)流作用，產(chǎn)品澆不足冷隔由3%降至1.3%，降幅60%以上。該低成本復(fù)合型過濾網(wǎng)已全面在公司生產(chǎn)的所有鑄鋼產(chǎn)品上大批量應(yīng)用。

鑄鋼；低成本；復(fù)合型過濾網(wǎng)；開發(fā)應(yīng)用

鑄鋼汽車控制臂為安全類鑄件，表面質(zhì)量要求極高，毛坯面檢P T檢測要求無任何痕跡，不允許存在夾雜、氣孔、渣孔、砂孔、裂紋和冷隔等表面鑄造缺陷。同時整個行業(yè)生產(chǎn)的鑄鋼件返修率異常偏高，高達(dá)60%以上，結(jié)構(gòu)復(fù)雜等產(chǎn)品甚至100%返修，造成制造成本異常偏高。同時返修后產(chǎn)品表面、內(nèi)部質(zhì)量難以保證客戶的質(zhì)量要求，經(jīng)常發(fā)生客戶抱怨、退件等。提升產(chǎn)品表面質(zhì)量要求保證進(jìn)入鑄型（模殼）的鋼水的潔凈度。鋼水過濾技術(shù)主要是以不同規(guī)格過濾網(wǎng)進(jìn)行鋼水過濾?，F(xiàn)在市場提供的過濾網(wǎng)主要是氧化鋯過濾網(wǎng)，樹脂纖維過濾網(wǎng)、泡沫陶瓷過濾板三種規(guī)格[1]。樹脂纖維難以在熔模鑄造自動化生產(chǎn)上應(yīng)用。氧化鋯過濾網(wǎng)、泡沫陶瓷過濾板價格昂貴，有必要研究低成本復(fù)合過濾網(wǎng)。

1 試驗材料與試驗工藝方案

1.1 試驗材料

鑄鐵過濾網(wǎng)主料SiC、粘結(jié)劑等。一種耐高溫的復(fù)合相材料A.

1.2 試驗工藝方案

按照正常的過濾網(wǎng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行復(fù)合型過濾網(wǎng)生產(chǎn)，選擇某汽車控制臂產(chǎn)品（薄壁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鑄鋼材質(zhì)、澆注溫度1 580℃-1 630℃）進(jìn)行熔模鑄造澆注驗證。

2 試驗過程

2.1 復(fù)合相材料A加入量確定

復(fù)合相A質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別按照10%、15%、20%、25%加入進(jìn)行過濾網(wǎng)制造，制造過程中嚴(yán)格控制過濾網(wǎng)生產(chǎn)各項工藝參數(shù)。保證四種過濾網(wǎng)在同等條件下生產(chǎn)制造，消除過濾網(wǎng)質(zhì)量問題因素對實驗結(jié)果影響。澆注試驗采用同一爐鋼水、澆注溫度保證工藝范圍內(nèi)、同一批次焙燒模殼進(jìn)行澆注驗證。消除化學(xué)成分不一致，模殼焙燒質(zhì)量不一致的因素的影響。澆注驗證統(tǒng)計結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明，復(fù)合相A最適宜加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，該方案可保證過濾網(wǎng)100%不破損，消除了過濾網(wǎng)澆注破損進(jìn)入鑄件形成過濾網(wǎng)夾渣風(fēng)險。同時返修率為10%，比現(xiàn)有無過濾網(wǎng)生產(chǎn)返修率60%降幅50%，效果顯著，表面顯著提升。所以該低成本復(fù)合型過濾網(wǎng)選擇復(fù)合相A加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的方案3.該方案澆注后過濾網(wǎng)外觀形貌如圖1所示，方案1、2、4過濾網(wǎng)澆注后外觀形貌如圖2所示。

表1 復(fù)合型過濾網(wǎng)澆注驗證情況統(tǒng)計

表2 四種不同類型過濾網(wǎng)綜合對比情況

圖1 復(fù)合相A加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%方案3驗證澆注后過濾網(wǎng)外觀形貌

圖2 方案1、2、4驗證澆注后過濾網(wǎng)外觀形貌

2.2 小批量驗證

根據(jù)復(fù)合相A加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%比例方案小批量生產(chǎn)過濾網(wǎng)106個進(jìn)行批量澆注驗證，澆注工藝嚴(yán)格執(zhí)行試驗澆注工藝。澆注結(jié)論：澆注成106件，無冷隔、縮孔、裂紋鑄造缺陷，6件表面渣孔、砂孔需要返修，返修率5.7%，降幅60%，機(jī)加工后無渣氣孔。

2.3 大批量驗證

根據(jù)復(fù)合相A加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%比例方案大批量1輪生產(chǎn)過濾網(wǎng)648個進(jìn)行批量澆注驗證，澆注工藝嚴(yán)格執(zhí)行試驗澆注工藝。澆注結(jié)論：澆注成648件，冷隔4件、縮孔3件、無裂紋鑄造缺陷，29件表面渣孔、砂孔需要返修，返修率11%，降幅54%，機(jī)加工后3件渣氣孔。

2.4 批量應(yīng)用

該低成本鑄鋼用復(fù)合型過濾網(wǎng)自2016年1月批量應(yīng)用以來，效果顯著，①返修率由65%以上降至15%以內(nèi)降幅50%以上，表面質(zhì)量顯著提升；②加工內(nèi)部渣氣孔由之前的5.5%降至0.8%，降幅80%以上；③由于過濾網(wǎng)的穩(wěn)流作用，產(chǎn)品澆不足冷隔由3%降至1.3%，降幅60%以上。創(chuàng)效3萬元以上。該低成本復(fù)合型過濾網(wǎng)可取代現(xiàn)有市場上的氧化鋯、樹脂纖維過濾網(wǎng)和泡沫陶瓷過濾板。表2為各過濾網(wǎng)優(yōu)缺點分析。批量用過濾網(wǎng)相關(guān)參數(shù)檢測報告及標(biāo)準(zhǔn)表3所示。

表3 批量用復(fù)合型過濾網(wǎng)相關(guān)參數(shù)檢測報告

3 結(jié)論

1）以SiC為主料增耐高溫復(fù)合相A按照20%比例混合，進(jìn)行復(fù)合型過濾網(wǎng)應(yīng)用于鑄鋼件批量化生產(chǎn)。與氧化鋯過濾網(wǎng)、泡沫陶瓷過濾板同等過濾效果，占有低的價格優(yōu)勢，可在鑄造行業(yè)鑄鋼件推廣應(yīng)用。

2）復(fù)合型過濾網(wǎng)應(yīng)用效果顯著，①返修率由65%以上降至15%以內(nèi)降幅50%以上，表面質(zhì)量顯著提升；②加工內(nèi)部渣氣孔有之前的5.5%降至0.8%，降幅80%以上；③由于過濾網(wǎng)的穩(wěn)流作用，產(chǎn)品澆不足冷隔由3%降至1.3%，降幅60%以上。

3）過濾網(wǎng)應(yīng)用，現(xiàn)場澆注溫度比未用之前提高5℃～15℃，具體溫度根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，澆注環(huán)境具體確定。

（4）該研究為鑄造行業(yè)主鑄鋼件鑄造生產(chǎn)提供低成本等過濾效果（氧化鋯、泡沫陶瓷過濾網(wǎng)）新型復(fù)合型過濾網(wǎng)。

［1］陳才金，朱錦倫.熔模精密鑄造技術(shù)［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2012.

［2］中國鑄造協(xié)會.熔模鑄造手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

［3］平向紅，胡建軍，高永忠.應(yīng)用玻璃纖維型過濾網(wǎng)的中小型鑄鋼件澆注系統(tǒng)設(shè)計［J］.鑄造，2001，50（5）：288-289.

圖1 3包初本體金相

圖1 4包中本體金相

圖1 5包尾本體金相

6 結(jié)論

通過科學(xué)的成分、工藝設(shè)計和嚴(yán)格的生產(chǎn)過程控制，采用水冷錠模、在線檢測等先進(jìn)生產(chǎn)及檢測工藝，已能穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)球鐵鑄件球化處理用的包芯線，含M g30%的包芯線其M g質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在±0.8%、M g O質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.5%以內(nèi)；結(jié)合穩(wěn)定、有效的球化處理工藝過程控制，生產(chǎn)金相組織、機(jī)械性能穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)球鐵鑄件的喂線球化工藝已被鑄造企業(yè)廣泛認(rèn)可和采用。

參考文獻(xiàn)：

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［3］王會群，胡利民.利用“喂線法”處理離心復(fù)合軌輥芯部球墨鑄造鐵水［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2010（6）:38-40.

［4］張敏之，于化順，張曉蕾，等.喂線蠕化工藝博杜安6M26氣缸體上的應(yīng)用［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2011（5）:18-20.

Development and Application of Composite Filter Screen with Low Cost for Steel Casting

LU Mao-bo1，CHEN Deng-ning2
（1.Dongfeng Investment Casting CO.，LTD.，Hefei Anhui 238000，China；2.Baoding Ningxin New Material CO.，LTD.，Baoding Hebei 071000，China）

A kind of composite filter screen with low cost for cast steel was produced.The high temperature resistant composite phase A was mixed with SiC in certain proportion in the production.The composite filter is applied to cast steel in investment casting batch production.Taking a car control arm products as an example，after the application of the filter screen，the repair rate was decreased from more than 65%to less than 65%，reduced by 50%；slag porosity from 5.5%to 0.8%，reduced by 80%；cold-lap caysed by short run from 3%to 1.3%，reduced by 60%.The low cost composite filter has comprehensive application in all of the cast steel products in bulk.

steel casting，low cost composite filter，application development

TG260

A

1674-6694（2016）06-0051-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.06.016

2016-09-11

魯茂波（1989-），男，技術(shù)主管師，主要從事熔模鑄造生產(chǎn)工藝技術(shù)、材料研發(fā)及應(yīng)用；生產(chǎn)現(xiàn)場高廢產(chǎn)品改善技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用方面的研究。