風(fēng)電用輪轂鑄件縮松缺陷淺析及防治

王敏剛，孫建浪，衛(wèi)蓉（陜西柴油機(jī)重工有限公司，陜西興平 713105）

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風(fēng)電用輪轂鑄件縮松缺陷淺析及防治

王敏剛，孫建浪，衛(wèi)蓉
（陜西柴油機(jī)重工有限公司，陜西興平 713105）

摘要：簡要介紹了某型風(fēng)電用輪轂縮松缺陷形成的原因及防治措施，通過將原鐵液含碳量控制在3.83%～3.9%，出爐溫度控制在1 450±5 ℃，球化劑裝包時(shí)適當(dāng)緊實(shí)，最終將殘余鎂量控制在0.040%～0.045%范圍內(nèi)可有效的防治某型風(fēng)電用輪轂縮松缺陷的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：輪轂；球墨鑄鐵；縮松

自從2009年投產(chǎn)至今，我公司生產(chǎn)某型風(fēng)力發(fā)電用輪轂鑄件約1000件。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，該鑄件在導(dǎo)流罩與三側(cè)板交界處經(jīng)常出現(xiàn)超聲波檢測不合格現(xiàn)象，解剖后發(fā)現(xiàn)此部位存在麻點(diǎn)狀縮松，有時(shí)這種縮松導(dǎo)致的廢品率高達(dá)15%，為了徹底解決該部位縮松問題，我們進(jìn)行了一系列技術(shù)攻關(guān)。

1　鑄件結(jié)構(gòu)及工藝簡介

1.1鑄件結(jié)構(gòu)

如圖1所示，該型輪轂由導(dǎo)流罩孔、主軸孔、三個(gè)側(cè)孔及其側(cè)孔筋板構(gòu)成，主軸孔區(qū)域壁厚約210 mm，鑄件主要壁厚約100 mm，三側(cè)孔厚50 mm。筋板與導(dǎo)流罩交接處熱節(jié)圓直徑為φ128 mm，輪轂縮松區(qū)域就在此處。

圖1　輪轂鑄件結(jié)構(gòu)圖

圖2　輪轂鑄件解剖結(jié)構(gòu)圖

1.2工藝簡介

該型輪轂采用樹脂砂手工造型，底注開放式澆注系統(tǒng)，三側(cè)法蘭頂部設(shè)置三個(gè)側(cè)冒口，導(dǎo)流罩孔端面內(nèi)部放置1#冷鐵，主軸孔端面放置2#冷鐵，側(cè)孔筋板與導(dǎo)流罩內(nèi)壁交接處放置3#冷鐵，如圖3所示。材質(zhì)為EN-GJS-350-22U-LT,澆注鐵液質(zhì)量1 4800 kg，鑄件毛坯質(zhì)量約1 1800 kg，澆注溫度1 340～1 360 ℃，充型時(shí)間約200 s。

圖3　輪轂工藝簡圖

2　缺陷描述及原因分析

2.1缺陷描述

在批量生產(chǎn)中，在超聲波檢測三側(cè)孔筋板與導(dǎo)流罩交接部位時(shí)，該型輪轂經(jīng)常出現(xiàn)檢測結(jié)果不符合技術(shù)要求現(xiàn)象。經(jīng)對該部位進(jìn)行本體解剖發(fā)現(xiàn)為縮松缺陷，如圖4所示。

2.2原因分析

對合格和縮松輪轂的碳含量及碳當(dāng)量進(jìn)行了對比統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，合格輪轂原鐵液碳含量主要集中在3.83%～3.90%之間，碳當(dāng)量CE為4.3～4.5,而縮松輪轂原鐵液碳含量主要分布在3.75%～3.80% 和3.9%～3.95%，碳當(dāng)量CE主要分布在4.25～4.3 和4.5～4.55。對于碳含量在3.83%～3.90%，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)縮松現(xiàn)象，通過大量的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)縮松輪轂殘余鎂量較高，一般比合格輪轂高約0.002%～0.005%。

圖4　輪轂縮松照片

分析認(rèn)為，球墨鑄鐵經(jīng)過兩個(gè)階段形成鑄態(tài)組織。首先是凝固階段，這個(gè)過程包括：液相中析出球狀石墨、在液相線溫度開始析出初生相、進(jìn)行共晶轉(zhuǎn)變、晶間碳化物析出，過程結(jié)束出現(xiàn)凝固組織[1]。當(dāng)鐵液含碳量過高，球化后將會(huì)析出初析石墨球此時(shí)鑄件仍為液態(tài)，且鐵液碳量越高，初析石墨球越多越大，這部分石墨對鑄件減少縮孔、縮松不起任何作用，反而降低了在固態(tài)相變時(shí)產(chǎn)生石墨化膨脹的碳的含量，若初析石墨球多且大，將影響材質(zhì)力學(xué)性能。當(dāng)碳含量過低或碳當(dāng)量過低，鑄件在凝固時(shí)不能產(chǎn)生足夠的石墨化膨脹，即不能有效的減少縮松面積。所以減少球墨鑄鐵件的縮松應(yīng)根據(jù)鑄件縮松部位熱節(jié)大小，選取適當(dāng)?shù)暮剂亢吞籍?dāng)量。

球墨鑄鐵因?yàn)殍F液含鎂，促使?fàn)顟B(tài)圖上共晶點(diǎn)右移 ，殘余鎂量過高會(huì)使鐵液產(chǎn)生過冷，鐵液收縮性增大。鑄件易產(chǎn)生縮松。導(dǎo)致鎂含量不穩(wěn)定的因素主要有：球化溫度不穩(wěn)定，當(dāng)壓力一定時(shí)，鎂的飽和溶解量隨反應(yīng)溫度的降低而增加[1]，當(dāng)球化溫度反應(yīng)過低將促使鎂含量增加。此外球化劑裝包緊實(shí)程度也影響球化反應(yīng)時(shí)間及鎂的吸收率。

3　改進(jìn)措施及效果

經(jīng)分析研究采取了一下改進(jìn)措施。

1）碳含量控制在3.83%～3.90%之間；

2）出爐溫度控制在1 450± 5℃；

3）球化劑裝包緊實(shí)適度，避免過分緊實(shí)。

改進(jìn)后原鐵液碳化控制在3.84%～3.88%，球化后碳含量為3.65%～3.75%，殘余鎂量0.040%～0.045%，該型輪轂探傷合格率由原先的85%提高至99%。

4　結(jié)論

1）將碳含量控制在3.83%～3.90%可有效地提高某型輪轂石墨化膨脹效果，進(jìn)而減少縮松缺陷；

2）將出爐溫度控制在1 450±5 ℃，球化裝包適當(dāng)緊實(shí)可保持穩(wěn)定的殘余鎂量，

3）殘余鎂量控制在0.040%～0.045%可有效的解決某型輪轂的縮松問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝石堅(jiān)，宋緒丁.球墨鑄鐵[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.11.

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[3] 王曉妍,李會(huì)珍. 球鐵輪轂的生產(chǎn)工藝[J]. 中國鑄造裝備與技術(shù),2007(2).

Type of wind wheel casting shrinkage defects analysed and prevention

WANG MinGang，SUN JianLang，WEI Rong
(Shaanxi Diesel Engine Heavy Industry Co.,Ltd.,Xingping 713105,Shaanxi,China.)

Abstract：Wheel for a certain type of wind power are introduced briefly the causes of the formation of shrinkage defects and prevention measures, through the original molten iron carbon content control in 3.83% ～3.9%, the temperature control in 1 450+5 ℃, nodularizer to pack when appropriate tight, will eventually within the residual amount of magnesium is controlled in the range of 0.040%～0.045% can be effective prevention and control of a certain type of wind power with wheel hub shrinkage defects.

Keywords：wheel hub ；ductile cast iron; shrinkage

作者簡介：王敏剛（1981—），男， 工程師，從事鑄鐵鑄造工藝及熔煉工作.

收稿日期:2015- 09- 09

DOI：10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.01 .01 3

中圖分類號：TG255；

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；

文章編號:1 006- 9658（2016）01 -0039- 02

稿件編號:1509- 1061