拖拉機(jī)變速箱體鑄造熔煉過程控制

王猛 唐太元

摘?要：本文通過對拖拉機(jī)球墨鑄鐵變速箱鑄造工藝分析研究，提出其熔煉、澆注生產(chǎn)過程相關(guān)控制要求，通過加強(qiáng)過程控制可實(shí)現(xiàn)合格的鑄造產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：拖拉機(jī);箱體;球墨鑄鐵;熔煉

一、概述

拖拉機(jī)變速箱是整機(jī)結(jié)構(gòu)中重要總成件，連接發(fā)動(dòng)機(jī)與后橋總成，承擔(dān)著改變拖拉機(jī)行駛速度、輸出扭矩，對其箱體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求比較高，變速箱體生產(chǎn)一般采用鑄造工藝，箱體材質(zhì)一般為HT250。近年來，隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為了適應(yīng)復(fù)合農(nóng)機(jī)具作業(yè)需求，對拖拉機(jī)功率要求越來越大，導(dǎo)致對變速箱強(qiáng)度要求提高。我公司新產(chǎn)品開發(fā)過程中，為提高產(chǎn)品使用性能和可靠性，100馬力以上機(jī)型變速箱體設(shè)計(jì)采用球墨鑄鐵QT450-10，生產(chǎn)過程中通過合金化處理，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化基體組織，生產(chǎn)出的箱體滿足大馬力拖拉機(jī)作業(yè)使用要求。

二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)技術(shù)要求：

1.箱體結(jié)構(gòu)：其形狀復(fù)雜、壁薄，兩端帶凸緣連接邊，內(nèi)部為空腔，外部帶部分凸臺，表面具有多處加工部位，屬于異型箱體結(jié)構(gòu)（如圖），生產(chǎn)方式采用鑄造成型。

2.箱體鑄件設(shè)計(jì)技術(shù)要求

（1）符合GB/T1348-2009標(biāo)準(zhǔn)要求，抗拉強(qiáng)度Rm≥450MPa，斷后延伸率δ≥10%，金相球化率≥80%，球化分級1～4級，石墨大小5～8級，滲碳體+磷共晶<2%。

（2）化學(xué)成分要求：

三、工藝分析

變速箱體生產(chǎn)工藝主要采用砂型鑄造或消失模鑄造，鐵液熔煉采用電爐熔煉，本文以消失模工藝為例，其生產(chǎn)工藝：泡沫塑料模制作-噴刷涂料并烘干-裝箱填砂-鐵液熔煉-澆注-出砂-清理-標(biāo)識-檢驗(yàn)-入庫。若要生產(chǎn)出質(zhì)量合格的箱體，其化學(xué)成分和機(jī)械性能均能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，其生產(chǎn)過程中鐵液熔煉和澆注是非常重要環(huán)節(jié)，過程控制的好壞決定箱體質(zhì)量是否合格。

四、熔煉、澆注過程控制要點(diǎn)

1.熔煉前檢驗(yàn)原材料是否合格，嚴(yán)格控制好原材料質(zhì)量，杜絕使用不明材質(zhì)廢鋼。熔燒前，根據(jù)原材料成分進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算，確定各種材料的加入量，廢鋼、增碳劑、生鐵、回爐料按順序加料。

2.選用的球化劑粒度10～25mm，加入量準(zhǔn)確稱重，加入澆包堤壩坑中搗固緊實(shí)，并進(jìn)行覆蓋;選用的孕育劑粒度0.5～3mm，加入量準(zhǔn)確稱重，隨流孕育要均勻。

3.澆包使用前必須進(jìn)行加熱烘干;工具使用前也必須進(jìn)行烘烤;球化劑和孕育劑使用前需烘烤預(yù)熱。

4. 熔煉過程中，要不斷監(jiān)控原鐵水化學(xué)成份及溫度。鐵液出爐前，確保五大元素（C、Si、Mn、S、P）含量達(dá)標(biāo)，若成分檢測不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)對鐵液進(jìn)行再調(diào)整，確保原鐵水成分符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

5.電爐出鐵水時(shí)盡量不要讓鐵水流直接沖到澆包放球化劑一側(cè)，并同時(shí)進(jìn)行孕育（一次孕育），當(dāng)鐵水出至鐵水量的2/3左右時(shí)，停止2分鐘左右，待球化反應(yīng)結(jié)束后，扒凈鐵水表面的渣子，再出另外1/3的鐵水，并同時(shí)進(jìn)行孕育（二次孕育）。

6. 球化和孕育處理完成后，加入覆蓋劑對鐵水進(jìn)行覆蓋保溫和聚渣。并用鐵勺取少量鐵液澆成三角試塊，待三角試塊冷至暗紅色后，將其浸水急冷，然后用工具擊打出斷口，觀察斷口面狀態(tài)，斷口面有如下特點(diǎn)：組織較細(xì)呈銀白色，中間有明顯縮松，尖端有白口，敲擊時(shí)有鋼的聲音，試樣頂部和兩側(cè)有凹縮，可判斷其球化效果較好;同時(shí)，要進(jìn)行金相組織球化快速分析，確保球化級別達(dá)3 級以上方可進(jìn)行鑄件澆注。

7.澆注溫度控制在1420℃～1480℃，從球化處理開始至澆注結(jié)束控制在20分鐘內(nèi)完成，避免球化和孕育處理后鐵液停留時(shí)間過長，造成球化衰退。

五、檢驗(yàn)結(jié)果

隨機(jī)取樣箱體同爐試塊1和2進(jìn)行成分化驗(yàn)、試棒試驗(yàn)、金相分析，其檢測結(jié)果如下表1、2、3。通過檢測化驗(yàn)，其主要參數(shù)均滿足GB/T1348-2009標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，說明加強(qiáng)鑄造過程控制措施有效。

六、結(jié)束語

綜上，生產(chǎn)合格的拖拉機(jī)變速箱球鐵箱體，要選擇合適原材料，控制好原鐵液化學(xué)成分，規(guī)范球化、孕育處理，盡量縮短球化、孕育處理到澆注完成的時(shí)間，控制好澆注溫度，及時(shí)檢查動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和狀態(tài)，能很好保證產(chǎn)品鑄造質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]?李榮德《鑄造工藝學(xué)》?機(jī)械工業(yè)出版社?2013

[2]?陸文華《鑄造合金及其熔煉》?機(jī)械工業(yè)出版社?2016