柴紅琴，陳海生

（1.浙江三一鑄造有限公司，浙江湖州 313028；2.濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司，山東濟(jì)南 250204）

1 試驗(yàn)工藝、工裝及原輔材料

1.1 試驗(yàn)對(duì)象

本次試驗(yàn)選用TLCC023 履帶板，材質(zhì)為ZG35SiMn，質(zhì)量38.4 kg，三維圖片見(jiàn)圖1 所示。

圖1 履帶板三維圖片

1.2 試驗(yàn)工藝

（1）熔煉：采用中頻爐（2 t）熔煉，爐襯為酸性材料。

（2）造型：V 法造型，型板布置圖（圖2），一箱按12 件布局。

（3）型芯：采用熱芯盒覆膜砂射芯機(jī)砂芯工藝，設(shè)備為Z9408B 熱芯盒射芯機(jī)。工藝參數(shù)：射砂時(shí)間5.0 s，排氣時(shí)間7.0 s，加熱時(shí)間200 s，芯盒動(dòng)靜模加熱溫度均為210 ℃，砂芯見(jiàn)圖3 所示。

圖2 型板布置圖

圖3 砂芯

（4）澆注：澆注方式采用2 t 鋼包，底漏式進(jìn)行澆注，烘烤溫度為700～800 ℃。

1.3 試驗(yàn)工裝

(1)砂箱

采用V 法造型砂箱（2 400 mm×2 000 mm×350/300 mm），如圖4 所示。

圖4 砂箱

(2)冷鐵

冷鐵為玉升鑄造有限公司通過(guò)消失模鑄造自制，材質(zhì)為ZG35SiMn，規(guī)格42×52×32/24（mm），見(jiàn)圖5 所示。圖5.a 為第一輪試驗(yàn)用隨型冷鐵，圖5.b為第二輪試驗(yàn)用隨型冷鐵，圖5.c 為規(guī)則冷鐵。

圖5 冷鐵

1.4 試驗(yàn)原輔材料

(1)型砂：采用目數(shù)(70/140)的石英砂；

(2)冒口：采用圣泉集團(tuán)生產(chǎn)的V 法專(zhuān)用暗冒口（A60×75）和明冒口（F60×75）；

(3)涂料：采用噴涂水基涂料；

(4)澆口杯：規(guī)格為φ160×360（mm），φ100×640（mm）。

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 第一輪試驗(yàn)

主要目的是檢驗(yàn)?zāi)＞叱叽?、?yàn)證鑄造工藝，按技術(shù)要求對(duì)鑄件進(jìn)行全尺寸檢驗(yàn)以及熱節(jié)部位解剖。

(1)工藝參數(shù)見(jiàn)表1 所示。

表1 工藝參數(shù)

(2)冒口放置位置

模號(hào)為4#、5#、6#、10#、11#、12#履帶板各放置3個(gè)暗冒口（A60×75（2 個(gè)）、A60×150（1 個(gè)）），1 個(gè)明冒口F60×300；模號(hào)為1#、2#、3#、7#、8#、9#履帶板各放置2 個(gè)暗冒口（A60×75），1 個(gè)明冒口（F60×300）。

(3)化學(xué)成分分析

熔煉階段采用爐前光譜儀分析鋼液化學(xué)成分，結(jié)果C:0.293，Si:0.529，Mn:1.215，P:0.021，S:0.013；采用化學(xué)分析法對(duì)澆注樣品成分進(jìn)行核實(shí)，成分C:0.29，Si:0.61，P:0.020，S:0.017，Mn:1.18。

(4)鑄件尺寸檢測(cè)

鑄件切割冒口后，對(duì)8#、9#履帶板進(jìn)行劃線(xiàn)全尺寸檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果尺寸完全符合三一科技TLCC023 履帶板尺寸的要求。

(5)鑄件解剖檢測(cè)

對(duì)12#履帶板熱節(jié)部位進(jìn)行解剖，如圖6、7 所示，發(fā)現(xiàn)撥齒處和銷(xiāo)耳處有氣孔缺陷。

圖6 12#履帶板熱節(jié)部位解剖圖

圖7 12#履帶板熱節(jié)部位解剖圖

對(duì)2#履帶板熱節(jié)部位進(jìn)行解剖檢測(cè)，如圖8 所示，發(fā)現(xiàn)撥齒處有氣孔缺陷。

圖8 2#履帶板熱節(jié)部位解剖圖

(6)第一輪試驗(yàn)小結(jié)

（a）經(jīng)成品化學(xué)成分分析發(fā)現(xiàn)：C、Mn 元素的含量稍微偏低，在第二輪試驗(yàn)時(shí)提高C、Mn 元素的含量，盡量靠近成分范圍的上限，確保試樣的力學(xué)性能合格。

（b）履帶板解剖后發(fā)現(xiàn)撥齒處以及部分銷(xiāo)耳處有比較嚴(yán)重氣孔，分析其主要原因：①鑄型排氣不暢通，鋼液分別從三個(gè)內(nèi)澆道沖入鑄型，在撥齒處匯流產(chǎn)生憋氣；②內(nèi)澆道尺寸較大，在澆注過(guò)程中，鋼液在內(nèi)澆道產(chǎn)生卷氣，導(dǎo)致在鑄型中產(chǎn)生嚴(yán)重的氣孔。

2.2 第二輪試驗(yàn)

第二輪試驗(yàn)主要目的是驗(yàn)證改進(jìn)后的工藝，需對(duì)熱節(jié)部位解剖，同時(shí)對(duì)外觀質(zhì)量合格的鑄件進(jìn)行正火+回火、調(diào)質(zhì)、表面淬火處理以及無(wú)損探傷檢驗(yàn)等，為了各個(gè)檢驗(yàn)工序順利進(jìn)行，澆注兩箱履帶板。

（1）工藝參數(shù)

第一箱工藝參數(shù)見(jiàn)表2 所示。

冒口放置位置見(jiàn)圖9 所示，履帶板放置2 個(gè)暗冒口（A60×75），2 個(gè)明冒口（F60×300）。

表2 第一箱工藝參數(shù)

圖9 第一箱冒口放置位置

第二箱工藝參數(shù)見(jiàn)表3 所示。

冒口放置位置見(jiàn)圖10 所示，在履帶板銷(xiāo)耳部位放置3 個(gè)暗冒口（2 個(gè)A60×75，1 個(gè)A60×150），1 個(gè)明冒口F60×300。

表3 第二箱工藝參數(shù)

圖10 第二箱冒口放置位置

（2）化學(xué)成分分析

熔煉階段采用爐前光譜儀分析鋼液化學(xué)成分，結(jié)果C:0.331，Si:0.648，Mn:1.225，P:0.019，S:0.014。采用化學(xué)分析法對(duì)澆注樣品成分進(jìn)行核實(shí)，成分一致。

（3）鑄件解剖檢測(cè)

對(duì)第一箱履帶板熱節(jié)部位進(jìn)行解剖檢測(cè)，如圖11 所示，鑄件撥齒處和銷(xiāo)耳處氣孔均消除。

圖11 履帶板熱節(jié)部位解剖圖

3 總結(jié)

（1）通過(guò)本次試驗(yàn)再一次驗(yàn)證了V 法鑄造一箱12 件履帶板工藝是完全可行的，同時(shí)為后續(xù)優(yōu)化其他型號(hào)履帶板鑄造工藝積累了經(jīng)驗(yàn)。

（2）在制作覆膜砂砂芯的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)熱芯盒溫度場(chǎng)分布不均勻?qū)е轮虚g砂芯表面燒損比較嚴(yán)重，建議以后制作熱芯盒前對(duì)射砂過(guò)程以及模具經(jīng)過(guò)幾次循環(huán)后的溫度場(chǎng)，進(jìn)行仿真模擬。

4 建議及展望

在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)履帶板撥齒等局部位置產(chǎn)生紊流和卷氣現(xiàn)象，雖然通過(guò)經(jīng)驗(yàn)摸索的形式，提出一些措施解決了問(wèn)題，但是缺乏一定的理論依據(jù)。建議以后和知名鑄造模擬軟件廠(chǎng)商共同探討研究模擬仿真在V 法鑄造過(guò)程中的應(yīng)用，為履帶板V 法工藝提供科學(xué)的理論依據(jù)，進(jìn)而提升履帶板的品質(zhì)。