Ti含量對灰鐵鑄件切削性影響的研究

董漢云

（蕪湖永達(dá)科技有限公司，安徽蕪湖 241009）

Ti含量對灰鐵鑄件切削性影響的研究

董漢云

（蕪湖永達(dá)科技有限公司，安徽蕪湖 241009）

在實際生產(chǎn)中，灰鑄鐵鑄件的機械性能、硬度等都達(dá)標(biāo)但切削性能差，客戶在進(jìn)行加工時出現(xiàn)廢刀、斷刀現(xiàn)象。經(jīng)過對比試驗發(fā)現(xiàn)，鐵液中Ti元素的含量對鑄件的切削性能有很大的影響。生產(chǎn)牌號為HT250的灰鑄鐵時，必須將Ti元素的含量控制在0.030%～0.035%之間，鑄件的切削性能才能得到有效的保障。

切削性；TiN；硬質(zhì)點；Ti含量

鑄件的切削性是衡量鑄件品質(zhì)的重要參數(shù)之一?，F(xiàn)代高速切削達(dá)到800 m/min，在如此高的切削速度下，如果鑄件的切削性能差，刀具磨損加劇，嚴(yán)重時會造成廢刀、斷刀等成本浪費和停線等工時損失。對鑄造廠和主機廠來說是一個雙輸?shù)木置妗Ｄ壳瓣P(guān)于這方面的研究還很少，也沒有成型的理論支持。根據(jù)傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為，鑄件的硬度越低，鑄件的切削性越好，越不容易發(fā)生廢刀。但根據(jù)我廠的實際生產(chǎn)經(jīng)驗看，此種觀念并不能充分解決切削性差的問題。一般HT250牌號的鑄件，本體硬度要求控制在180～220 HB。實際生產(chǎn)中為了既滿足客戶要求又解決切削性差的問題，經(jīng)常做到下線即180～190 HB左右。但從客戶的反饋來看，切削性能并沒有得到明顯的提升，刀具的使用壽命也沒有明顯的提高，相應(yīng)地為了降低鑄件硬度而采取了增加C、Si含量的工藝方法，此工藝方法的調(diào)整還帶來了副作用，如加工時掉渣、試漏時滲漏等。為此需要找到一個合適的工藝方法來確實有效地提高鑄件的切削性又不會因此而產(chǎn)生其它質(zhì)量廢品。

1 現(xiàn)象的描述及影響因素分析

1.1 現(xiàn)象的描述

在實際生產(chǎn)中HT250牌號的鑄件，客戶對鑄件硬度的要求一般為180～220 HB。為此需調(diào)整熔煉配方，增加C、Si含量降低合金添加量。由此控制鑄件本體硬度在下線即180～190 HB,調(diào)整前后參數(shù)如表1。但從客戶加工后的反饋信息來看，刀具的壽命并沒有明顯的提高，而且還產(chǎn)生了掉渣、滲漏等質(zhì)量缺陷（如表2）。

表1 鑄件本體硬度控制參數(shù)

表2 客戶加工后的反饋信息

1.2 現(xiàn)狀的影響因素分析

根據(jù)公司實際生產(chǎn)經(jīng)驗及查找資料、咨詢業(yè)內(nèi)專家，影響切削性主要因素跟鑄件的斷屑性有關(guān)，在灰鑄鐵鑄件中其主要影響因素有以下兩點。

①鑄件中Ti的含量高使石墨產(chǎn)生過冷傾向，惡化了石墨形態(tài)，使鑄件斷屑性變差。

②硬質(zhì)點數(shù)量多；如TiN，TiC。TiN在灰鑄鐵中為暗紅色方形塊片狀結(jié)構(gòu)，金相組織見圖1。

圖1 金相組織

2 實驗前準(zhǔn)備及實驗過程

上述 ①、②兩個因素均表明鑄件的斷屑性與鑄件中的Ti元素含量有著直接聯(lián)系。我廠是電爐熔煉，全廢鋼加增碳劑工藝生產(chǎn)灰鑄鐵。鑄件中的Ti元素主要來源于廢鋼。只要控制住了Ti元素的來源，Ti在鐵液中的影響就會被遏制住。按照這一思路進(jìn)行調(diào)整試驗。我廠原來使用的廢鋼是車身沖壓鋼板的邊角料，Ti元素含量較高，相關(guān)技術(shù)要求見表3。根據(jù)此次實驗的要求采購了1批低鈦廢鋼，技術(shù)要求見表4。本次實驗全部使用新采購的低鈦廢鋼熔煉。

表3 原來使用的廢鋼化學(xué)成分 %

表4 低鈦廢鋼化學(xué)成分 %

2.1 實驗過程

按照50%∶50%的廢鋼與回爐料的添加比例調(diào)整熔煉配方，控制Ti≤0.03%；同時將C、Si含量分別控制在3.30%～3.40%和1.80%～1.90%。具體調(diào)整后的終鐵液成分見表5。按照此方法生產(chǎn)了300件缸體毛坯鑄件提供給客戶進(jìn)行加工。從客戶的反饋結(jié)果看結(jié)果令人滿意（見表6）。

表5 終鐵液成分

表6 客戶的反饋結(jié)果

通過將Ti元素在鐵液中含量控制在0.030%以下，鑄件的切削性有了大幅度的提高。對比表6和表2可以看出，每道工序的刀具壽命都提高了70%以上。并且沒有出現(xiàn)掉渣、滲漏等缺陷。

3 結(jié)論

（1） 控制灰鑄鐵鑄件中Ti≤0.03%可以大幅度提高鑄件的加工性。

（2） Ti在鐵液中主要以TiN的形式存在是硬度較高的硬質(zhì)點。

（3）鑄件的硬度并不是鑄件切削性的主要決定因素。不能為了降低硬度而盲目的調(diào)整C、Si含量。這樣會產(chǎn)生其它缺陷。適當(dāng)控制Ti含量可以獲得很好的切削性同時兼顧成本的節(jié)約。

[1] 逄偉. 灰鑄鐵幾個關(guān)鍵技術(shù)問題的探討[C].中國發(fā)動機鑄件生產(chǎn)技術(shù)研討會論文集，長春：吉林省鑄造技術(shù)協(xié)會，2005:128-133.

Research on the effects of Ti content on the machinability for castings

Dong HanYun
(Wuhu Yongda Technology Co., Ltd, Wuhu 241009,Anhui,China)

In the actual production，Such as mechanical properties, hardness of the gray cast iron castings are standard but poor cutting performance。Customer waste during processing knife, the cutting knife phenomenon。After adjust smelting formula of contrast test，Ti elements content in hot metal cutting performance has a great infl uence on the casting。When production brand of HT250 gray cast iron，Must control the content of TI element between 0.030% and 0.035%，The cutting performance of castings can be effective protection。

machinability; TiN;hard spots; Ti content;

TG115.5；

A；

1006-9658（2017）01-0014-02

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.01.004

2016-08-03

稿件編號:1608-1452

董漢云（1983—），男，工程師，主要負(fù)責(zé)鑄件的材質(zhì)研究及熔煉工藝方案制定.