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    盾構式隧道掘進機中心鑄件的鑄造工藝內在質量要求高產品結構復雜


    盾構式隧道掘進機是目前世界上most為先進的、挖掘效率most高的隧道挖掘設備。而“中心鑄件”是盾構式隧道挖掘機上的關鍵部件,內在質量要求高,產品結構復雜,操作難度大,我們通過合理的工藝設計生產出合格的產品。

      1結構簡介及鑄造工藝分析1.1中心鑄件簡介中心鑄件結構如所示,四個支腳與上部法蘭僅靠四個斜的橢圓形支腿連接,其余地方為空位;四個支腳為雙層板狀結構,其中三個支腳兩板之間靠“H”形連接,另一個靠“U”形連接。H、U形內外為空檔位。鑄件材質為GS-52,輪廓尺寸為1.2中心鑄件技術要求中心鑄件外表面要求100%MT檢驗,符合GB9444-88丨丨級要求;產品聯接法蘭、四條支腿、四條支腿與上法蘭過渡聯接部位要求UT檢驗,按GB7233-87標準中不低于丨丨級要求。

      1.3鑄造工藝難度分析中心鑄件結構圖低,但仍然太高,說明系統中仍然存在影響氣孔缺陷的重要因素。

     。2在對4.3完成改進后進行工藝驗證,氣孔缺陷率從40%降低到4%以下,解決氣孔缺陷取得明顯效果。

      5結束語氣缸蓋的絕大多數氣孔類缺陷都與澆注系統及砂芯和型腔的排氣密切相關,良好的砂芯排氣對降低氣孔缺陷起著決定性作用。

      從中心鑄件結構和技術要求來分析,鑄造生產的主要難度是內在質量的保證和爪位變形的預防。

      結構方面。這類產品結構不歸比較復雜,空間空位多,立體感強。由于產品尺寸大,給底箱造型翻箱增加了很大的難度,如果不翻箱則很難保證砂模的緊實度(因為鑄件底面構成是一個大平面,不翻箱不利于舂砂);四個支腳與上部法蘭僅靠四個斜的橢圓形支腿連接,其余地方為空位,這種結構很容易使鑄件發生變形,給鑄造工藝和熱處理增加了不少困難。如果鑄件一變形,后工序則要化大量的人力物力來校正處理,情況嚴重的就可能使鑄件產生報廢;四個支腳為雙層板狀結構,其中三個支腳兩板之間靠“H”形連接,另一個靠“U”形連接!癏”、“U”形內外為空檔位,給工藝設計和造芯增加了難度,同樣也易使鑄件產生變形。鑄件熱節在四個支腿處,熱節圓直徑達到300mm,從鑄件模數和補縮量考慮,鑄件需設計的冒口較大,同時由于產品材質為GS-52,冒口切割需鑄態帶溫熱割,給切割增加了一定的困難。

      2工藝方案和主要工藝參數的確定2.1鑄造工藝方案經過分析,制定了中心鑄件的工藝方案。四個支腳以下出實樣,支腳以上采用內外組芯的方法來生產。為保證四個支腳在同水平面,避免高低有誤差,支腳之間的空位用實樣連成整體;為防止四個支腳變形,支腳間設有拉筋,同時支腳的分散小熱節設有外冷鐵。鑄造工藝如。

      根據鑄造生產經驗,鑄造收縮率取2%,按GB/T6414-1999鑄件尺寸公差與機械加工余量的規定,加工余量按CT14/級,但考慮到此類產品是組芯且不易抽砂的原因,加工余量放寬了一級,頂面為20mm,底面為16mm,法蘭內側25mm.同時考慮到變形原因,支腳和上部法蘭內側不加工的平面工藝給了5mm補正量。

      3冒口設計3.1冒口位置的確定中心鑄件由于有四個支腳與上部法蘭連接,且熱節在支腳上,所以冒口位置設在支腳對應部位的法蘭上,冒口數量初步也定為四個。

      3.2冒口參數的計算采用模數法計算冒口尺寸。上部法蘭截面尺寸為:厚210mm,寬525mm;支腳截面尺寸為:厚300mm,寬700mm.按公式樣(1計算鑄件的幾何模數:M=ab/(1)以支腳的模數M2為鑄件的模數,考慮安全系數1.1~1.2,所以冒口的模數M.為115.5~126.因此初步選定冒口的尺寸為0750x800 3.3冒口補縮效率按初選的冒口尺寸和考慮澆注系統的重量,可算出冒口的總重為10300kg,鑄件的澆注重量為29800kg.冒口的補縮效率按14%,鑄件的體收縮按5%.由此可計算出冒口可提供的有效補縮量G1和鑄件凝固收縮所需的鋼液量G2如下:G1=10304xl4%=1443(kg)G2=29800x5%=1490(kg)由于GkG,即冒口所提供的鋼液量不能滿足鑄件凝固收縮所需的鋼液量,所以要調整冒口的尺寸,將冒口調整為0750x900(mm)。這時冒口的總重由于G0G2,即冒口所提供的鋼液量能滿足鑄件凝固收縮所需的鋼液量,所以調整后的冒口是安全的。

      3.4冒口間的補縮距離由于冒口設有四個,冒口的中心距為1760mm,支腳高度約為900mm,經計算冒口間的橫向距離為632mm,約等于三倍法蘭厚度,所以橫向距離是安全的;冒口的縱向距離(即支腳高度)為900mm,也是等于三倍支腳厚度,所以縱向距離也是安全的。

      4澆注系統按我公司的生產條件和結合鑄件的澆注重量,我們采用兩煲三眼(一個雙眼煲和一個單眼煲)澆注,為確保鋼液能快速、平穩地充型,澆注系統采用中國鑄造裝備與技術3/2013CFMT開放式的澆注系統。

      4.1鋼液在型腔中上升速度的確定鋼液在型腔中上升速度是否合適是獲得優質鑄件的重要因素之在澆注過程中應使鋼液快速、平穩地充滿型腔,但是澆注速度過快,會產生渦流,卷入氣體,使鑄件產生氣孔,而且型芯會受到較大沖刷而破壞;如果上升速度過慢,型腔上部會因長時間受熱輻射而產生應力至脫落,造成鑄件夾砂或結疤,同時也可能使鑄件產生粘砂。此外,還會使鑄件表面氧化使鑄件產生皺紋、隔層等缺陷。根據鑄件的主要壁厚大于40mm(上升速度應在8mm/s~20mm/S,所以暫取中心鑄件的鋼液在型腔中的most小上升速4.2澆注時間的確定按公式(2計算澆注時間:N―同時澆注的澆煲數量(個;v包澆注速度,尷60包眼流速取90kg/s;n包孔數量,取3. =115(S所以經計算澆注時間為115s. 4.3鋼液上升速度的驗算按公式(3)計算澆注速度:略大于所確定的鋼液上升速度,說明我們確定的澆包眼是合理的。

      4.4澆注系統各組元截面積的確定根據我們多年的鑄造經驗,為確保中心鑄件澆注過程達到快速、平穩地充型,采用開放式澆注系統。直澆道選用080mm的耐火磚,橫澆道訥澆道采用060mm的耐火磚,并且一個直澆道管、兩道橫澆道訥澆道以達到開放的目的。

      5CAE模擬我們對中心鑄件的鑄造工藝進行了CAE模擬,從模擬結果可知,鑄件的most后凝固在冒口里,且冒口里的縮孔、縮松距離鑄件有一定的安全高度。

      6結論按上述設定的工藝和工藝參數,我們生產了多件盾構式隧道掘進機的中心鑄件,產品交付給客戶后,經過客戶的檢查和驗收,都能滿足客戶的技術要求。并且經過客戶的使用俄們公司從2006年就開始生產中心鑄件),至今也未收到有關產品的質量投訴。


    【上一個】 澆注系統開設位置對鑄件質量有很大的影響 【下一個】 濕型鑄造特點是生產靈活性大生產率高生產周期短

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