大型柴油机气缸体的生产工艺
第30卷(2008)第5期
Diesel
柴油机
Engine
V01.30(2008)No.5
P“…,“一—’
i
e-o・・蝴-.罐,-吨,・・5
T艺与材料;
大型柴油机气缸体的生产工艺
孙永泰
(辽宁省辽中县化工总厂,辽宁辽中110200)
摘要:从生产条件、原材料、技术条件、工艺难点、铸造工艺设计几方面详细介绍了大型柴油机气缸体的生产工艺,按此工艺铸造的气缸体各项指标满足技术要求。关键词:气缸体;铸造;工艺中图分类号:TK413.1;TG24
文献标识码:A
文章编号:1001-4357(2008)05-0040-03
ProductionTechnologyofCylinderBlockforLargeDieselEngine
SunYongtai
(LiaoningLiaozhongChemicalPlant,LiaoningLiaozhong110200)
introducedindetailfromthe
Abstract:Theproductiontechnologyofcylinderblockforlarsedieselengine
aspects
ale
ofproductioncondition,technologykeypointandcastingtechnology.Theparametersofthecylinders
call
manufacturedwitllthistechnologysatisfythetechnologyrequirements.
Keywords:cylinderblock;casting;technology
1
简述
台PY45型数字温度计及WRS一602型快测热电偶测温;一个10t、两个20t铁水包出铁和浇注。单铸030为030
XX
本厂生产的万吨级油轮柴油发动机缸套铸件,材质为FC200(相当于HT200),铸件外形尺寸
8176×2370Xl398
500300
mm试棒,一箱底浇三支;附铸试棒into,每件三支。型砂及芯砂全部采
mm,净重43.178t,浇注重量用呋喃树脂砂,型内采用锆英粉醇基快干涂料。炉料使用本溪Z14生铁、普通碳素废钢、回炉铁、75硅铁、60锰铁和类石墨等。
约6t。分两节铸造:一为三缸体,浇重26t;一为四缸体,浇重36t。使用前两节问用机械法联接。铸件结构见图1。
3536
I
4640
3技术条件
材质为JISG5501/FC200;
化学成分见表1;铸态单铸试棒性能要求吼>
200
MPa。f>4.5mm,硬度<233HB。铸件表面粗
100。
糙度小于Ra
表1材质化学成分
C
Si
Mn
P<0.10<0.10
单位:%
S<0.10<0.10
范围
图1缸体结构简图
目标值l
3.30一3.60
3.30
1.40一1.900.60~0.80
1.60
0.70
2生产条件及原材料
使用一台20t无芯工频感应电炉熔炼铁水;两
收稿日期:2007—12-08
4工艺难点分析
该铸件属于重型精密件,工艺难点主要表现为:
2008年9月孙永泰:大型柴油机气缸体的生产工艺・41・
(1)铸件各中心孔间和主要壁厚尺寸都有严格公差要求,模样如按惯例设20mm拔模斜度,会
2
严重干扰铸造件尺寸精度。
(2)合箱时任何部位都不允许使用金属芯撑,给型芯间的准确定位带来困难。
(3)铸件上需铸造出长通孔(0130×2造缺陷。
(4)铸件精度要求较高,表面粗糙度须保证小于Ra
100。
000,
0174X3070mm)21个,且孔内不允许有任何铸
l一直浇道2一起缓冲作用的浇道3一分直浇道4一横浇道5一内浇口
图3浇注系统
(5)按技术条件,在较高CE(一4.0%)下,
须保证一定的抗弯强度。
5铸造工艺设计
5.1
5.1.4砂箱
造型所用六层砂箱为灰铁整铸,箱齿随模样形状设计,箱口经机械加工,保证分箱披缝小于2
5.1.5
mm。
造型工艺
采用立式组芯造型工艺及六层撞砂的分箱方
5.1.1造型工艺方案
法。造型过程中,各层砂箱使用模板造型,靠简易定位销定位,铸型造好后,不需翻箱,可直接起模,避免了翻箱动作中可能造成的铸型损坏。5.1.2制芯
为保证合箱时的尺寸精度,型芯全部用树脂砂,对圆角和损角处重点撞实,增加芯砂紧实度。造长圆芯时,使用特制芯骨,增大型芯强度,减少变形。
为保证铸造件尺寸精度,便于起模,模样分两层制作,上层设计成组芯式木模,下层设计成无拔模斜度的抽芯式木模,结构示意见图2,箭头方向即起模方向。
,
合箱
为保证型芯在铁水充型时不串动,上下芯头分别用夹板式盖芯和强力胶固定粘合。固定长孔型
芯,使用了高温下自行汽化的特殊材料芯撑和易熔
金属丝。5.2熔炼工艺5.2.1炉前成分控制
铁水熔炼过程中,每炉分别制取化学分析和光谱分析试样,测定铁水中C、Si、Mn、P、S等元素的含量。光谱分析采用DV4型光谱分析仪。两种测试结果比较较正,增加炉前铁水成分控制的及时性和可靠性,使炉前和炉后各主要元素含量测试偏差控制在±0.05%内。5.2.2碳当量和硅碳比
一般的机床灰铸造铁件,为保证铸造件强度,都采用在较高CE下,提高Si/C和辅以合金化的措施。缸套铸造件为减少形成铸造缺陷的倾向,CE也设计为高值,但Si/C并不高,且熔炼中不允
许加入任何合金元素,通过加大炉料中废钢量
(废钢量由一般的10%增加到30%)的方法保证其各项性能。5.2.3配料
图2抽芯式木模结构示意图
新生铁45%,废钢30%,回炉铁25%。5.2.4增碳
电炉中加入类石墨进行增碳,增碳约为40%~50%,将所需的增碳剂一次性加入炉底。大块类
5.1.3浇注系统
根据铸件特点,设计成缓冲式阶梯导入、串联环形浇注系统,由铸件两端同时注入铁水。浇注系统用耐火砖管铺设。为增大浇注系统除渣能力,增加横浇口断面比,浇口比为:直:横:内=1:(1.9—2.0):(0.9一1.0)。浇注系统如图3。
石墨随炉料加入,类石墨粉空炉时均匀撒在炉底。
5.2.5高温精炼
铁水于炉内升温至1500℃以上,进行短时间精炼(10min左右),以达到净化铁水的目的。
柴油机第30卷第5期
5.3浇注工艺
5.3.1
塞使用前需烘干,保证内部无潮气,浇口塞固定在浇口箱侧壁,拔起动作靠机械法自动完成。其原理为:浇VI箱内铁水上升至一定高度,拔出闸板上销钉,重锤落下,拔起浇口塞。浇口塞的使用,一方面保证了铁水的充型压力,另一方面隔绝了夹渣和铁豆的带入。浇口箱及浇口塞装置如图5所示。
浇注方案
采用立式浇注,铸型两端各设--0120mm的直浇道,使用两浇口箱同时浇注,内浇口绕铸件底部一周。5.3.2倒包
用一台20t工频感应电炉熔炼,按图4流程进行倒包处理。
l一浇口砖2一浇口塞3一连杆4一支架5一限位
板6一重锤7—套筒8一销钉9一钢丝绳
1l一闸板
l、3、6一加料2、4、7一出铁5、8、10—倒铁水于炉内9、11一出铁孕育
图4倒包操作流程示意图
图5浇口箱及浇口塞装置简图
10一顶丝
5.3.7浇注后期铁水量的控制
浇注中,两浇口箱始终保持一定的铁水高度,当型内铁水上升至预定位置,型中埋设的导线被导通,外接的指示灯亮,立即停止浇注,靠两浇口箱内的铁水将铸型浇满。5.4落砂清理
铸件冷却至200℃下,打箱落砂。型内冷却用热电偶和自动温度记录仪测温。冷却至200℃的时间达8天。铸件落砂清理后,全部表面进行抛丸清理。
5.5生产结果
三缸体和四缸体铸件清理后,表面完好、表面及孔间无气孔或夹渣等缺陷。经复检,各项指标满足了技术条件要求。单铸和附铸试棒理化检验结果如表2。
5.3.3浇注温度
浇注温度控制在1350.-I-10℃(可测量浇口箱内铁水温度)。5.3.4浇注时间
整个浇注过程在808内完成。5.3.5浇口箱
使用容量5.O一5.5t的大型浇口箱,用双快水泥砂打制。内表面与铁水接触部位镶嵌65mm厚耐火砖,杜绝由浇口箱内卷入泥砂和夹渣物。箱内设挡渣板,浇口另一侧套出80rnln深凹坑,以利于浇注后期集渣。5.3.6浇口塞
浇口塞中部为036mm钢芯,外套耐火砖管,砖管间用硬泥粘接,中间缝隙用石墨粉填实。浇口
表2缸内铸件检验结果
炉次
铸件名称三缸体四缸体
试棒类别单铸附铸单铸附铸
化学成分/%
C3.303.273.333.28
Si1.641.621.6l1.67
MnO.720.74O.73O.72
P0.0450.0510.051O.043
SO.0520.0570.063O.061
ob/MPa28l202265210
7.04
力学性能
鼍,lnrn6.65
HB220’18021l152
3—4
4—2
大型柴油机气缸体的生产工艺
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
孙永泰, Sun Yongtai
辽宁省辽中县化工总厂,辽宁辽中,110200柴油机
DIESEL ENGINE2008,30(5)
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