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1、目錄1.生產條件............................................................................................. - 2 -2.化學成分的選擇 ................................................................................ - 2 -3.球墨鑄鐵的熔煉及操作要點 ............................................................ - 3 -4.球化處理..........

2、................................................................................... - 3 -5.球墨鑄鐵的孕育處理操作 ................................................................ - 4 -6.球鐵的爐前檢驗 ................................................................................ - 5 -7.澆注及鑄造工藝參數 ...................

3、..................................................... - 5 -8.造型工藝............................................................................................. - 6 -9.出氣孔................................................................................................. - 8 -10.模樣選擇.....................

4、...................................................................... - 9 -11.砂箱的選擇和設計........................................................................... - 9 -12.鑄件的冷卻....................................................................................... - 9 -13.鑄件澆冒口、飛翅和毛刺的去除 .............

5、................................... - 10 -14.鑄件的表面清理 ............................................................................ - 10 -15.鑄件的挽救..................................................................................... - 10 -16.鑄件的防銹涂裝 .....................................................

6、....................... - 10 -17.鑄件質量的無損檢驗 .................................................................... - 10 -18.熱處理工藝..................................................................................... - 11 -19.熱處理檢驗 .........................................................................

7、......... - 12 -20.結束語............................................................................................. - 14 - 凸輪軸是發(fā)動機的一個關鍵部件，它關系著進排氣的大小及準確，直接影響燃燒比，關系節(jié)能降耗和環(huán)境污染問題，耐磨才能始終很好的保證發(fā)動機符合設計參數，提高整個發(fā)動機的性能。珠光體球墨鑄鐵用于凸輪軸是一種較理想的材質。1.生產條件采用 1t 中頻率感應電爐熔煉鐵液。生鐵用 Q10 或 Q12 球墨鑄鐵專用生鐵。爐前用堤壩式澆包進行球化， 球化劑放入堤壩后用球鐵

8、屑或者球鐵板覆蓋，上面再加上珍珠巖搗實。鐵液出爐的溫度 14501470C。球鐵孕育后，澆注三角試片，檢驗球化孕育情況。 造型合箱時在澆注系統(tǒng)中安放纖維過濾網，對鐵液進行過濾處理，以減少夾渣等缺陷。2.化學成分的選擇球墨鑄鐵化學成分的選擇，是根據其鑄件機構，需要的組織 ，力學性能和鑄造性能來確定。原鐵液化學成分的一般選擇原則是高碳，低硅，低錳、磷、硫，通過加大孕育來保證質量。2.1 碳當量 與灰鐵相比球鐵可以選用較高的碳當量，一般多為共晶或過共晶成分，上限以不出現石墨漂浮為原則，下限以不出現自由滲碳體，保證球化，孕育為準。把碳當量控制在 4.2-4.8之間則縮孔小縮松少可以健全鑄件.2.2 C

9、 提高含碳量，增加碳當量，析出石墨數量多，球徑細小，圓整度好，有利于石墨的球化，還能防止鑄態(tài)出現過多的自由滲碳體，鐵葉充型能力好，縮松小且集中，鎖孔易補縮。但增加鐵素體的數量，減少珠光體的數量。所以珠光體球鐵不易太高，太高就有石墨漂浮的可能。對鑄態(tài)球墨鑄鐵來說增加含碳量可以減少游離滲碳體碳的質量分數接近 3時滲碳體消失:超過 3時開始出現鐵素體.球光體凸輪軸一般在 3.53.9。2.3 Si 球墨鑄鐵中的硅主要來自三方面：原鐵液的含量，球化劑帶入量和孕育劑帶入的硅量。球鐵含硅量越高，石墨球數目面增多，圓整度越好。球鐵的含量決定于鑄件的壁厚大小和金屬基體組織的要求，凸輪軸屬于厚大件，含硅量應低些

10、，以防止石墨漂浮。自由滲碳體的防止主要依靠孕育來解決。含硅量應控制在2.02.6。2.4 Mn 球墨鑄鐵中，球化元素的去硫能力比錳強，錳主要起到化合作用，錳對穩(wěn)定珠光體的作用也很明顯.可以消除鐵素體組織特別是消除石墨球周圍的鐵素體組織。有時候形成少量的碳化物，對于厚大斷面的鑄件來說錳是偏析傾向特別顯著的元素錳是再殘余鐵液中富集的元素錳被不斷長大著的共晶團所排擠以致富集在共晶團邊界上因此便在共晶團邊界上形成富錳的組織成分最后則以碳化物形式凝固在晶界處形成硫化物，因此不易過高。過高還會有增加鑄件的縮松化傾向，增大線收縮率，降低球鐵的塑性和韌性。凸輪軸屬于厚大件更為嚴重，應嚴格控制，一般在 0.40

11、.6之間。2.5 P 磷是有害元素，在球墨鑄鐵中因其呈粥樣的凝固方式 磷很容易偏析當磷的質量分數接近 0.1時就會出現體積分數為 2的磷共晶.隨著鑄件壁厚增加則偏析加速在熱節(jié)部位磷共晶數量就多使球鐵的伸長率、沖擊韌性和強度劇烈下降，還會增加縮松、縮孔級裂紋的機率，磷的質量分數超過 0.06時塑性即斷后伸長率和沖擊韌度急劇下降為此珠光體球墨鑄鐵要求含磷量更低對于結構零件磷的質量分數不應大于 0.07最好在 0.050.07。2.6 S 在球鐵中硫是反球化元素主要視為有害元素。硫和鎂的親和力很強，原鐵液含硫高，球化劑加入鐵液后，首先和硫發(fā)生反應而脫硫，生成硫化物或硫氫化物，消耗較多的球化化劑，而且

12、使處理后的鐵液溫度降低，過高時易造成球化不良和球化早起衰退現象，而且脫硫所生成的夾雜物增多，易使鑄件產生夾渣、皮下氣孔等缺陷。所以原鐵液中的含硫量越低越好，一般控制在 0.1以下，越低越好.2.7 殘余鎂量和殘余稀土量球化劑一般常用稀土鎂。加入稀土元素能起輔助球化作用，殘余鎂量可適當減少，而稀土殘留量一般應低于鎂的殘留量，才能使石墨球形圓整，一般 Mg 殘一般在0.030.05，RE 殘在 0.020.04。鑄件越厚，碳硅含量越高，鎂的殘留量要求越高，但是殘余鎂量和殘余稀土量過高也不好。殘余鎂量過高，非金屬夾雜物、針孔、縮松及鑄件的白口傾向明顯增加，殘余稀土量過高，會惡化石墨形狀，導致球化不良

13、和“反白口”。3.球墨鑄鐵的熔煉及操作要點3.1 鐵液溫度由于球鐵經過球化孕育處理后，鐵液溫度要降低 50100C，同時為了減少夾渣，氣孔等鑄造缺陷和保證較高的澆注溫度，必須有較高的出鐵溫度，至少在11401470C。溫度太低易導致球化不良，澆不足，夾渣及皮下氣孔等鑄造缺陷；溫度太高，球化劑會氧化燒損，同樣會造成球化不良。3.2 球墨鑄鐵的配料對原材料生鐵必須選用高碳低硅、低錳、低硫、磷和含有盡量少的反石墨化球化的元素的生鐵，最好選用球鐵專用生鐵如 Q10、Q12 等。配料中多用生鐵，少用廢鋼，回爐易選用純球鐵回爐，便于掌握成分。3.3 含硫量 球墨鑄鐵生產中應盡量降低原鐵液的硫含量。因為高溫

14、和低硫是提高球鐵產品質量和降低廢品率的關鍵，沖天爐一定要經過脫硫，因為一般多為酸性沖天爐，爐渣堿度不高，焦炭業(yè)增硫，所以沖天爐溶化鐵液含硫量都較高，用這樣的原鐵液處理球鐵，不是球化不良，就是力學性能不高，容易造成球鐵廢品率過高和質量不穩(wěn)定。4.球化處理一般常用稀土鎂硅鐵作為球化劑，它與鐵液作用平穩(wěn)，多采用沖入法進行球化處理。這是迄今為止國內外應用最廣泛的球化處理工藝原鐵液溫度要求大于等于1450 攝氏度硫的質量分數應小于 0.1一般采用稀土鎂硅鐵球化劑其含鎂量與處理鐵液溫度的關系列于表 .球化劑中稀土含量應低于鎂含量.球化處理包的深度與內徑之比值應大于 1.5.處理包的凹坑面積占包底面積的 2

15、/5-1/2.4.1 沖入法球化處理工藝操作要點如下：①準確稱量球化劑合金，嚴格控制球化劑加入量。②將稀土鎂合金放在包底堤壩一側，用平錘搗實，再將合金上面覆蓋球鐵屑，然后在覆蓋一層珍珠巖并搗實。這樣可以延緩球化反應時間減緩反應的激烈程度，以利于鎂的吸收。③鐵液流不能直接沖擊稀土合金，第一次出鐵約為整個處理鐵液量的 2/3 左右，讓鐵液自然翻騰蹈作用完畢。④不加鐵液量至需要鐵液量，同時在出鐵槽均勻的加入硅鐵粒進行孕育處理。⑤在爐前進行充分攪拌，并扒渣 23 次，然后用珍珠巖覆蓋鐵液表面保溫⑥舀取球化孕育后的鐵液澆注爐前試樣，進行爐前檢驗和判斷，決定球化孕育是否合格，鐵液能否澆注。4.2 沖入法處

16、理球墨鑄鐵操作上應注意一下幾點：①球化處理所用的澆包高度一般是直徑的 1.52 倍，這樣可以加大鎂汽沸騰時穿透鐵液的路程，提高鎂的吸收率。澆包必須烘干、烘透。使用時增多將澆包用鐵液燙一下，或預熱到暗紅，以避免降溫過多。②球化劑加入量一定要準確， 加入量過少會導致球化不良甚至不球化；加入量過多，雖然可以保證球化但會使鑄件的白口傾向增大，產生大量的滲碳體，影響力學性能，熱處理時要用高溫正火工藝，才能分解，同時容易造成夾渣和皮下氣孔等鑄造缺陷。球化劑的加入量，一般與鐵液的含硫量、鐵液溫度、鑄件壁厚以及稀土鎂合金的 Mg 量等因素有關，而在很大程度上決定于鎂液含硫量的高低。原鐵液含硫量在 0.060.

17、08.時，加入量約為 1.31.6，原鐵液含硫量在 0.02 一下，稀土鎂合金的加入量僅需 0.81.0，即可保證球化。③球化劑要趕早，潮濕后使用前要烘干。④球化劑覆蓋的送集成度直接關系到與鐵液的反應速度，太松時鐵液易鉆入間隙，使球化劑上浮燒損，造成球化失敗或級別達不到；過緊易燒結成塊，降低反應速度，延長球化反應時間，球化效果也不好應松緊合適。⑤處理球鐵時，由于加入球化劑。孕育劑等合金，處理時間長，因此要求有較高的鐵液出爐溫度， 單過高的鐵液出爐溫度又會使球化反應激烈，鎂的吸收不好造成球化不良，因此需要較低的反應溫度。可在球化劑上覆蓋鐵屑或球鐵板來降低反映的溫度和速度，也可以用倒包的方法來降低

18、處理溫度。⑥出鐵量要準確， 由于球化時的鎂光耀眼，第一次放鐵液的量不易看清楚而估計不準。此時操作者可以戴顏色較深的眼鏡，如第一次出鐵少，則第二次出鐵時鐵量應相應的減少， 如第一次出鐵量少而第二次出鐵量多，會使鐵液中的殘余鎂量降低，造成球化不良或不球化。⑦球化劑反應的時間一般為 23min，反應時間過短，說明反應激烈，不利于鎂的吸收，反應時間過長，則鐵液溫度下降過多。⑧孕育劑的加入應在第二次出鐵時加在鐵液流上。出鐵后，應進行充分的攪拌，以防止孕育劑漂掛在表面渣層上。⑨扒渣操作應徹底。在第二次出鐵后，應進行 23 次的扒渣，一定要把鐵液表面上的浮渣扒除干凈，防止夾渣缺陷和“回硫”現象。5.球墨鑄鐵

19、的孕育處理操作 球鐵球化處理后，還要進行孕?恚庖彩腔竦酶咧柿殼蛺囊桓鮒匾方凇?孕育處理的目的和主要作用如下： 1）增加球墨數，使石墨球徑變小，提高石墨圓整度，分布均勻，提高球化率。2）消除球化元素所造成的白口傾向，獲得鑄態(tài)無滲碳體的鑄件。3）提高力學性能和滿足金相組織的要求。 孕育劑一般用 75 硅鐵，在加入鐵液前破碎成一定粒度，一般 210mm，視處理鐵液量和鐵液溫度而定，鐵液量多，溫度高可稍大一些，但不能太大，粒度太大則吸收溶解不好，有時使鑄件形成硬質點，粒度太小則容易氧化燒損，孕育效果不好。使用前最好經 200℃左右充分預熱處理，特別是冬天，以免鐵液降溫太多。 孕育劑的加入量隨

20、鑄件壁厚、金相組織要求以及孕育處理方法而定。一般采用一次孕育法，孕育量交大，珠光體球鐵用量 1.01.3，鐵素體球鐵用量為1.31.5。厚大件取下限，薄小件取上限。 瞬時孕育為補充孕育或叫強化孕育，可以避免孕育衰退現象，提高孕育效果，孕育量較小。 孕育處理后要及時澆注，最好控制在 10min 以內，以防止球化及孕育衰退。6.球鐵的爐前檢驗 在球鐵孕育處理后，必須對鐵液的球化和孕育情況進行迅速而準確的判斷，以了解球化孕育處理鐵液的質量，以便及時采取措施進行適當處理，確認球化、孕育良好，方可進行澆注，以避免造成浪費。6.1 火苗鑒別法 鐵液經球化孕育處理后，在補充鐵液時，及鐵液攪拌和倒包時，可以看

21、到鐵液表面會冒出亮白色的火苗（形似蠟燭火苗） ，這是鎂蒸汽逸出鐵液表面并發(fā)生氧化燃燒的現象?；鹈绲拈L短與多少，與鐵液中的殘余鎂量有關。根據火苗的特征可以大致判斷鐵液的球化情況，火苗長而有力，說明鐵液殘余鎂量高，球化良好；若火苗高度小，數量少，則可能球化比較差。6.2 觀察氧化皮法 處理后的鐵液易氧化，鐵液表面形成一層氧化皮，鐵液溫度越低，氧化皮越明顯。如果鐵液表面平靜，覆蓋一層氧化皮，表示球化良好；鐵液表面翻騰，氧化皮時斷時續(xù)，則表明球化不良（鐵液包不干時不算） ；鐵液表面十分活躍，氧化皮較少并集中在中心，則表明鐵液未球化。這主要憑經驗判斷，不是太準確。6.3 三角片或圓形試棒端口檢驗法 將處

22、理后的鐵液澆成三角試樣或圓形試樣冷到暗紅色后，淬水急冷，觀察其斷面。三角試片淬水時要平面向下，尖角朝上。如果端口晶粒細密呈銀白色，中間有縮松，試塊兩側向內凹入時，表示球化良好，若端口晶粒較粗，呈灰色或暗灰色，或銀白色中分散黑點，則球化不良或未球化。球化良好的試塊敲擊發(fā)出的聲音如鋼聲音清脆， 若聲音啞沉則球化不好。球化良好的試塊激水后橋段遇水后有較濃的臭電石味，味淡或消失很快， 也是球化不良。如端口呈麻口或白口過大，晶粒不明顯，呈放射狀結晶，一般可認為球化良好，但孕育較差，應補充孕育。 球化不好和孕育不好的試片都易斷，白口大的是孕育不好，發(fā)烏或呈灰色的是球化不良。值得注意的是，打試片的砂子要干一

23、些不能太濕，太濕雖好造型，但易出氣孔，看不出中心是不是有縮松，不易判斷準確，要盡量與造型沙一致或略干些，有條件的最好用干型砂造型。目前應用爐前分析檢驗最為準確。7.澆注及鑄造工藝參數7.1 球墨鑄鐵的澆注溫度為 1400-1450℃（該溫度為原鐵水溫度，經球化和孕育后溫度會降低 60-100℃）。澆注溫度確定原則是：1、能澆滿鑄型；2、在滿足第1 條的條件下，溫度越低越好，以減少液態(tài)收縮量，減少縮孔和縮松。7.2 鑄件尺寸公差鑄件尺寸公差是指的是公稱尺寸的兩個允許極限尺寸之差。 在這個兩允許極限尺寸之內鑄件可滿足加工、 裝配和使用的要求。根據尺寸公差表的數據我們最終選擇了公差等級為 CT82.

24、6mm 的公差等級。7.3 機械加工余量根據 GB/T6414——1999 標準中規(guī)定，要求的機械加工余量 RMA 適用于整個毛坯鑄件，且該值應根據最終加工后的成品鑄件的最大輪廓尺寸范圍來選取。由此查表選取的最終加工余量等級為 C1.1mm7.4 鑄造收縮率鑄造收縮率 KLm-Lj/Lj100，其中 Lm—模樣工作面的尺寸；Lj——鑄件尺寸。根據鑄造手冊上的數據可知珠光體球墨鑄鐵的鑄造收縮率為 0.83-1.257.5 起模斜度起模斜度應在鑄件上沒有結構斜度的、垂直于分型面的表面上應用。其大小應該根據模樣的起模高度、表面粗糙度以及造型方法而定。根據起模斜度的標準JB/T5105-1991 可知

25、，選用起模斜度α055′a1.6mm8.造型工藝（一） 工藝設計8.1、砂型鑄造方法：高壓造型。因為它具有生產率高，所得鑄件尺寸精度高和表面質量較好。同時，由于砂型緊實度高，強度大，砂型受震動或沖擊而塌落的危險性小，因而可以降低鑄造缺陷。對于較大的砂型，例如，砂箱內框尺寸為800mm600mm 或更大時，可以應用無箱帶的砂箱，造型和落砂都十分方便。所以，高壓造型目前應用很普遍，特別是大批和大量生產的鑄造車間，多采用高壓造型，在工業(yè)發(fā)達國家，高壓造型已基本取代了一般壓實造型。 8.2、型砂選擇： 1）原紗：硅砂（石英砂）是構成砂型的基本成分，廣泛應用于鑄鋼、鑄鐵和鑄造非鐵合金，是鑄造生產中用量最

26、大的原材料。 2）耐火材料：鋁礬土耐火孰料。其主要礦物組成是含水氧化鋁及高嶺石。我國鋁礬土蘊藏量巨大。 3）粘結材料：粘土。他是濕型砂和干型砂的主要粘結劑。粘土被水濕潤后具有粘結性和可塑性；烘干后硬結，具有干強度，而硬結的粘土加水后又能恢復粘結性和可塑性，因而具有較好的復用性。但如果烘烤溫度過高，粘土被燒死或燒枯，就不能再加水恢復塑性。粘土資源豐富，價格低廉，所以應用廣泛。 4）添加材料： ①鑄造用煤粉。主要作用是濕型用煤粉是以煙煤為原料經粉碎制成的產品，外觀為黑色或黑褐色細粉。 煤粉可以防止鑄鐵件產生粘沙和夾砂，同時也起到提高型砂潰散性的作用。 ②增塑劑?？梢栽黾有蜕暗臒崴苄?，從而減少開裂傾

27、向。 常用的有鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、聚乙二醇。 ③增強劑。A：強化原紗---有機粘結劑界面強度，主要為偶聯劑和表面活性劑。B：增強粘結劑自身強度，主要有增塑劑和交聯劑。 偶聯劑：乙烯基三氯硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷 5輔助材料 ①有機溶劑：鑄造生產中常用溶劑很多，一般作稀釋劑或者涂料的有機載體。 ②脫模劑：造型、制芯時通常還要在模樣或芯盒表面涂、撒分型劑（脫模劑）以防型砂粘模和減少脫模力。 ③修補膏、封箱膏修補膏：在砂型起模后，表面等處有破損或局部制芯后有疏松現象等，都可使用修補膏進行處理。修補時用力涂抹后將表面抹光、抹平。封箱膏：主要是防止?jié)沧r跑火。

28、8.3 分型面的選擇選擇分型面的基本原則： （2）應盡量 （1）應使鑄件廍或者大部助于同一半型內。減少分型面的數量。 （4）分型面通常選在鑄件的 （3）分型面應盡量選用平面的。最大截面處。由以上原則，我們選擇凸輪軸的中軸線為分型面。8.4 澆注位置的確定頂部注入：壓邊式：無橫、內澆道，關鍵在壓邊尺寸，結構簡單，操作方便，易于清理。金屬液經壓邊窄縫流入型腔，充型慢而平穩(wěn)，對型腔沖力小，邊澆注，邊補縮，有利于順序凝固，補縮效果好。一般采用封閉式，對于高牌號鑄鐵件，可采用封閉---開放式。適用于中、小型厚壁鑄鐵件及非鐵合金鑄件。1澆注系統(tǒng)引入位置的確定:澆注系統(tǒng)的引入位置影響到澆注系統(tǒng)結構類型的確定

29、，同時對液態(tài)金屬充型方式，鑄型溫度分布，鑄件質量影響很大，因此，在澆注系統(tǒng)設計中，對于內澆道的引入位置，要給與充分考慮。要求順序凝固的鑄件，內澆道應開設在鑄件后壁處。如設有毛口補縮，最好將毛口設在鑄件與內澆道之間，使金屬液經冒口引入型腔，以提高冒口的補縮效果。有時為避免鑄件因溫差過大產生較大的收縮應力，內澆道也可開設在鑄件次厚壁處。內澆道不得開設在鑄件質量要求高的部位，以防止內澆道附近組織粗大。對有耐壓要求的管類鑄件，內澆道通常開設在法蘭處，以防止管壁處產生收縮。最好將內澆道開設在鑄件要求不高的加工面部位上，而不開設在鑄件非加工面上，以免影響鑄件外觀質量。2球墨鑄鐵澆注系統(tǒng)尺寸的確定:球墨鑄鐵

30、件澆注系統(tǒng)的特點，鐵液經過球化、孕育處理后溫度下降很多，且易產生氧化。因此，其澆注系統(tǒng)有兩個特點，既大流量地輸送鐵液，且具有比灰鑄鐵更好的擋渣作用。生產中常采用的澆注系統(tǒng)界面比如下。一般球墨鑄鐵件采用封閉式澆注系統(tǒng)：∑A 內：∑A 橫：∑A 直1： ： （1.21.3）（1.41.9）厚壁球墨鑄鐵件采用開放式澆注系統(tǒng)。 ：∑A 內：∑A 橫：∑A 直（1.54）（24） ：1 或（1.22.0）（1.22.0） ： ：1薄壁小型球墨鑄鐵件多半采用封閉式澆注系統(tǒng)。∑A 內：∑A 橫：∑a 直0.8： ：1 （1.21.5） 或 3：8：43澆注時間的確定澆注時間的確定可按灰鑄鐵件澆注時間計算方法

31、確定，然后減少1/21/3。4公式法設計1、阻流截面設計法2、A 阻GL/5冒口設計概述：冒口是在鑄型內人為設置的貯存金屬液的結構體，用以補償鑄件形成過程中可能產生的收縮，起防止鑄件產生縮孔、縮松并兼有排氣。集渣。引導充型的作用。冒口設計的基本原則如下：1.冒口的凝固時間應不小于鑄件被補縮部分在凝固過程中的收縮時間。2.冒口所能提供的補縮液量應不小于鑄件的液態(tài)收縮，凝固收縮和型腔擴大量之和。3.冒口和鑄件需要補縮部分之間在整個補縮過程中應存在通道。4.冒口體內要有足夠的補縮壓力，使補縮金屬液能夠定向流動到補縮對象區(qū)域，以克服流動阻力，保證鑄件在凝固過程中一直處于正壓狀態(tài)，即補縮過程終止時，冒口中還有一定高度的殘余金屬液壓頭。5.冒口和鑄件連接形成的接觸熱節(jié)應不大于鑄件的幾何熱節(jié)，避免因為冒口設置而大大延長鑄件的凝固時間。9.出氣孔 出氣孔是型腔出氣冒口、砂型和砂芯排氣通道的總稱，分明、暗兩種。明出氣孔引出型外，與大氣想通；暗出.