鑄造|機床床（chuáng）身|大型鑄造-大型機床床（chuáng）身鑄造工藝研究-河北18岁污榴莲丝瓜草莓秋葵破解機床

1 造型工藝

1.1 造型方法的選擇

首（shǒu）先要生產該類件需有專用工裝, 一般（bān）鑄造（zào）廠無此專（zhuān）用工裝, 而且該類件往往都是定單製作, 批量不大, 沒有規模效益（yì）。所以要生產該類件所投工裝砂箱費用比鑄（zhù）件的價值還要大, 一旦導軌等重要部位出現重大缺陷（xiàn）造成廢品, 那損失更是不可估（gū）量（liàng）。因此鑄造廠做此類鑄件有時得不償失, 而且（qiě）10m 多長（zhǎng）的鑄件需要10m 多長的砂箱, 對整鑄式砂箱的（de）強度和（hé）剛度要求也相當高, 如果在吊裝過程中發（fā）生折斷砂箱的情況, 造成人員傷亡, 那更是雪上加霜。因此如何生產此類鑄件, 非常值得探討。一般廠家采用地坑造型, 但對於緊張的造型麵積, 地坑造型不是（shì）很合適, 而采用簡易的組箱組芯法較好（hǎo）地解決了（le）這一問題, 它可以有效（xiào）利用車間麵積。

1.2 組箱組芯法簡介

該工藝區別於傳統的組箱組芯（xīn）法（ 劈模造型） 。傳統的（de）劈模造型是將模樣根據各（gè）個麵的形狀分成幾部分（fèn）, 然後將（jiāng）這幾部分固定在模板上, 再用（yòng）專用砂箱舂箱, 舂完箱再將各（gè）麵砂箱組起來, 用螺栓（shuān）緊固好,空腔用（yòng）砂芯（xīn）組合。而（ér）新型組箱組（zǔ）芯法不用外模樣, 不用（yòng）模板, 直（zhí）接將分段砂箱組合起來, 在組（zǔ）合好後的砂箱內用（yòng）砂芯直接組出鑄件結構形狀。采用組（zǔ）箱組芯法製作專用（yòng）工裝, 鑄件結構形狀全部用（yòng）砂芯組合, 重點要解決好砂箱組合起來的剛度問題（tí）, 所以_用螺栓連（lián）接, 這是（shì）該件能夠投產的前提條件。對（duì）於分成若幹段（duàn）的總共長（zhǎng）達十幾米的砂

箱, 重點_砂箱（xiāng）的強度和剛度的連續性, 要求混砂速（sù）度快（kuài）, 舂砂也要跟上出砂的節奏, 否則易出現砂型隔層裂紋等缺陷。

1.3 該（gāi）工藝的（de）優缺點

該工（gōng）藝把砂箱做成（chéng）不同規格（ 1m、1.5m、2m、3m等） 不（bú）同數量的幾段, 然後拚湊（còu）起各種長度（dù）和寬度不同（tóng）的砂（shā）箱框, 各段砂箱間用螺栓聯結, 滿足不同長度和寬度的鑄件需求, 通（tōng）用（yòng）性（xìng）強（qiáng）, 一套工裝可滿足幾種鑄件的生產, 工裝費用大（dà）大降低, 適用範圍廣, 且操作方便（biàn）, 對砂箱的尺寸精（jīng）度要求（qiú）低。該工藝將長達（dá）十幾米的砂箱分成幾段, 減小每塊砂箱的重量和尺寸大小, 降低在行車吊裝過程的危險性, 可成功地避免這方麵（miàn）的安全事故, 因為曾經發生幾米長的砂箱在吊裝過程中（zhōng）折斷而發生危險的（de）事情。表（biǎo）1 是組箱組芯法與傳統方法的比較。該（gāi）方法缺點是要求操作人員的（de）素質較高, 操（cāo）作過程尺（chǐ）寸精（jīng）度的（de）控製很大程度上依賴於操作人（rén）員的把握。

表1.組箱組芯法與傳（chuán）統（tǒng）方法的比較

2 工藝設計及過程控製

2.1 反變形量（liàng）

導軌麵上留凸（tū）起的反變形量5～25mm 不等, 根據導軌長度確定: 床身長度<5m, 每1m 鑄件留1～2mm 反變形量; 床身長度>5m, 每1m 鑄件留反變形量1.5～2.5mm; 地腳麵也要隨形（xíng）做出反變形量; 有些結（jié）構很不均勻的床身, 可能還會出現（xiàn）側彎曲, 這樣也當需要在導軌側麵甚至整個床身側麵（miàn）都要留反變形量。

2.2 加工餘量

一般在反（fǎn）變形量基礎上再留10～20mm 加工餘量, 餘量也不用太大, 否則加工完後會出現硬度不夠的現象。

2.3 收縮（suō）率

一般（bān）長（zhǎng）度方向取1.0%, 寬度方向取0.8%, 高度方向取0.5%。考慮脹箱等因素, 寬度方向可不留縮尺, 甚至考慮將模樣（yàng）尺（chǐ）寸人為減小, 以_出件後鑄件的淨尺寸符合（hé）要求。

2.4 工藝補正量

為防止加工後（hòu）導軌因變形而變薄, 導軌及地腳背麵可留3～5mm 工藝補正量。

2.5 澆注係統（tǒng）設計

澆注位置當然是將導軌放在下麵, 一般從床身兩端由導軌進入鐵液; 特別（bié）長（zhǎng）的導軌可（kě）采用底返雨淋澆注係統, 這種澆注係統可_鐵液流程（chéng）不要太長, 有效防止出現冷隔及導軌掉渣、氣孔缺陷, 使鐵（tiě）液雜質上浮。澆注係統全（quán）部采用耐火瓷管, 造型時預埋（mái）於砂型中。根據床身長度（dù）、澆注重量（liàng）、導軌及床身與立柱結合麵位於下型的特點, 選擇（zé）兩端座包澆注,且采用底返雨淋及由（yóu）“平（píng）、V”導軌兩端同時進入鐵（tiě）液, 總體上兩層階梯澆注方式, 這樣內澆道多點分散注入, 兩部（bù）行車同時澆注, 充分考慮鐵液流程, 避免產生冷隔、澆不（bú）足、氣孔等缺陷。導軌中間采用集渣包, 分散引流等方式將冷鐵液轉移走（zǒu）, 避免導軌中間出現氣（qì）孔針孔等缺陷, 從而達到_導軌鑄（zhù）造無缺陷的目標實現。澆注時間要盡量短, 依據澆注重量,一般在3～5min 內澆注完。

2.6 冒口設（shè）計（jì）

多采用耳冒口形式, 厚（hòu）大部位（wèi）用冷鐵包敷; 冒口放（fàng）置位置避開厚大部位, 防止形成接觸（chù）熱節。

2.7 砂芯設計

在_操作方便的情況下, 盡（jìn）量將（jiāng）各砂芯（xīn）連在一起, 以增大自重抵（dǐ）消鐵液浮力。另外要用緊固螺栓把砂芯固定在底箱上, 緊固螺栓可（kě）以（yǐ）穿透一（yī）層甚至（zhì）幾層砂芯, 另外導軌芯也（yě）要根據長度分成好幾段。

2.8 模板設計

較（jiào）長的床身, 模板可做成2～3 段, 段與段之間用燕（yàn）尾銷連接; 若不（bú）用外模, 純（chún）粹用砂芯組合起（qǐ）來, 那麽形成外型的砂芯也要人為分成幾段, 以便（biàn）製芯（xīn）和下（xià）芯操作。

2.9 冷卻措施

對於比較厚大的導軌, 可在導（dǎo）軌底麵敷以冷鐵激冷, 冷鐵材質（zhì）_采用石墨塊, 也可以采用鑄鐵冷鐵, 當然_烘（hōng）幹水分, 防止嗆火, 特別在冬季要注意避免溫（wēn）差太大, 因此放置鑄鐵（tiě）冷鐵要慎用。

2.10 尺寸精度控製

底箱首先要鋪平, 要用水平儀或拉線找平; 導軌芯也要（yào）注意以（yǐ）水平線找正, 其高度尺寸定位也要充考慮反變形量和加工餘量。

2.11 熔煉澆注工藝

采用高Si/C 灰鑄鐵在CE=3.4%～3.8%條件下,適當增加廢（fèi）鋼加入量, 將Si/C 從0.4～0.5 提（tí）高到0.7～0.8, 將鐵液（yè）出爐溫度提高到1450℃以上, 抗拉強度可提（tí）高（gāo）20～30MPa, 鑄件具有較小的變形（xíng）傾向; 但對於機床這類壁較厚（hòu）的鑄（zhù）件, 提高Si/C 比會增加厚斷（duàn）麵處的鐵素體含量, 反而會使硬度降低, 此時加入Cr合（hé）金元素, 提（tí）高機床厚斷麵處的珠（zhū）光體含量, 減少斷

麵（miàn）硬度差, 增加機床的精度穩定性。另外, Mn 量稍高於Si 量的灰鑄鐵具有良（liáng）好的性能: 收縮小, 不易產生縮孔（kǒng）、縮鬆, 切削性能好, 是一（yī）種提高強度, 彈性模量和耐磨性（xìng）、減少鑄件變形的良（liáng）好材質。[2] 值得一（yī）提的是, 機床導軌表麵（miàn）經常采（cǎi）用淬火熱處理, 淬火（huǒ）後（hòu）的表（biǎo）麵能獲得馬氏體+石墨的組織, 珠光體基體淬火（huǒ）後表麵硬度可達50HRC 左右, 因普通灰（huī）鑄鐵含Si 高,淬透性差（chà）, 添加少量（liàng）Ni、Cr、Mo 能_其淬（cuì）透性。采用爐前孕育和澆注時瞬時孕育相（xiàng）結合的方法, 一般澆注采用（yòng）兩包同時澆注。要調整好鐵液（yè）成分, _鐵液溫度。我廠采用的HT250、HT300 的化學成分見表2。

表2 HT250、HT300 的化學（xué）成分（ wt%）

3 重點缺陷防止

3.1 變（biàn）形問（wèn）題

對於分（fèn）導軌水平方向和（hé）床身側麵方向的變形問題, 解決的措施: 一是上述已提到的做反變形量; 二是根據（jù）鑄件結構（gòu）, 在鑄件抗彎薄弱的地（dì）方適當做拉筋。

3.2 砂（shā）芯漂芯

_主要的是將導軌芯及上層砂芯用長螺（luó）栓緊固於下箱, 若無法緊固, 則應將各個獨立的砂塊（kuài）用外力將它們聯係起來, 以（yǐ）抵消浮力的衝擊。

3.3 組（zǔ）織疏鬆硬度低

經（jīng）常在床身導軌麵加工後出現彌散分布的細孔, 這_是組織疏鬆, 這是由於其金相組織中片狀石墨粗大, 即組（zǔ）織異常造成的缺陷, 表現出很低的硬度。其形成原因主要是對應於鑄件壁厚部（bù）位, 碳當量過高, 片狀石墨粗大是根本原因; 熔煉溫度低, 鐵液過熱度（dù）小, 鐵液中有未_熔解的石墨片, 易使片狀石墨粗大; 衝（chōng）天爐熔煉過程中, 鐵液增碳過多。其防止措施: 根據鑄（zhù）件壁厚, 確定合理的碳當量, 以獲得細片狀石（shí）墨和以珠光體（tǐ）為主的金相組織; 鑄件化學成分中添（tiān）加適量的合金元素, 如B、Mn 等; 提高鐵液過熱度, 加強孕（yùn）育處理, 降低澆注溫度, 提高鑄（zhù）件厚壁部分的冷卻速度, 如放外冷鐵等。

3.4 硬質（zhì）點（diǎn）及淬火效（xiào）果差

主要是由於含Si 量高, 組織中含有未充分擴散的局部的矽富集區, 富集區中的Si 同鐵液（yè）中的C 形成（chéng）硬度很高的非金屬夾雜物SiC 晶體（tǐ）[3]造成加工硬點; 另外由於含Si 量高, 組織中有鐵（tiě）素體（tǐ）存在, 使得淬（cuì）火硬（yìng）度和深度受到影響, 因為（wéi）鐵素體組織的淬透性遠比珠光體差。因此, 對於要求導軌（guǐ）表（biǎo）麵淬（cuì）火的機床床身, 成份選取時應控製較低的含Si 量（liàng）, 一般在1.2%～1.6%Si 之間, 對（duì）於原始組織中有鐵素體存在需要表麵淬火的灰鑄鐵件, 則進行一次正（zhèng）火處理, 能_隨後的淬火效果。

4 應用效果

（ 1） 采取以上工藝（yì）措施（shī）已成功為上海、威海、濟南、沈陽等地生產數件（jiàn）機床床身, 他們對我廠生產的鑄件（jiàn）給予充分肯定和高度評價。

（ 2） 該（gāi）工藝成功（gōng）應用於M7150×3m、M7150×5m、M7150 ×6.6m、M7150 ×8.6m, M7150 ×12.6m、M8463 ×6.6m、M8463 ×8.6m、M8040 ×6.6m、M8048 ×8.6m 等幾種大型磨床床身及（jí）桂林重達15t 的工作台及本公司大型鑄鐵平台的生產, 不僅操作安全方（fāng）便, 而且經濟適用, 效果很好（hǎo）, 相比劈模造型（xíng）而（ér）言, 生產以上鑄件可節約工裝費用100 餘萬元。

（ 3） 應用組箱組芯法生產大型機床床身, 具有經（jīng）濟適用, 操作安全性高的優點, 很適（shì）合鑄造廠手工造型。應用此工藝方法, 從（cóng）理論（lùn）上講, 無論多長的鑄件都能夠生產, 從而擴大了我廠的生產能力, 拓（tuò）寬了市場領域。

（ 4） 充分考慮機床床身鑄（zhù）件本身的結構特點, 正確（què）選取各項工藝參數, 合理調整鐵液成分, _鐵液溫度, 做好各類缺陷的防止措施, _能夠成功鑄造大型機床床身。