摘要：縮松是灰鑄鐵中一種常見(jiàn)的鑄造缺陷，對(duì)于剎車(chē)盤(pán)類(lèi)安全件來(lái)說(shuō)，其性能及安全受到極大的影響。

  本文主要借助掃描電鏡來(lái)分析缺陷的具體特征，并通過(guò)分析剎車(chē)盤(pán)的生產(chǎn)工藝及使用模擬軟件來(lái)分析該缺陷理論形成位置及其傾向。通過(guò)更改生產(chǎn)工藝、控制澆注溫度來(lái)不斷改善此類(lèi)缺陷，不斷降低其發(fā)生傾向，并最終達(dá)到消除該類(lèi)缺陷的目的。

關(guān)鍵詞：縮松　剎車(chē)盤(pán)　解決措施

一、背景

我司主營(yíng)汽車(chē)零部件，主要產(chǎn)品為汽車(chē)剎車(chē)盤(pán)。我司剎車(chē)盤(pán)主要采用灰鑄鐵材質(zhì)，濕砂型鑄造，三乙胺冷芯盒法制芯。

縮松是灰鑄鐵中一中常見(jiàn)的鑄造缺陷，其形成機(jī)理是由于鐵液的液態(tài)收縮和凝固收縮超過(guò)周?chē)涯滩糠值墓虘B(tài)收縮，隨著結(jié)晶凝固過(guò)程的進(jìn)行，待鐵液全部凝固后，在鑄鐵件最后凝固部位因無(wú)鐵液補(bǔ)縮形成縮松。因縮松減少了鑄鐵件受力的有效截面積，并在附近產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而使鑄鐵件的力學(xué)性能大幅下降[1]。

我司生產(chǎn)產(chǎn)品YH2245屬于帶風(fēng)道雙片剎車(chē)盤(pán)（簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1），其工藝為小端面朝下進(jìn)行布置（如圖2），化學(xué)成分見(jiàn)表1，澆注溫度為1436℃。在其剎面與小端的交接部位，精加工完成后產(chǎn)生類(lèi)似縮松缺陷（如圖3），該缺陷批量出現(xiàn)，其大小約為15*10mm2，出現(xiàn)位置統(tǒng)一且明顯。

 

化學(xué)成分（%）
C	Si	Mn	P	S	Cr	Cu
3.347	2.101	0.768	0.025	0.096	0.234	0.27

表一   YH2245化學(xué)成分

    

二、缺陷分析

從宏觀上觀察，此類(lèi)缺陷形狀不規(guī)則。

對(duì)此類(lèi)缺陷進(jìn)行SEM分析，其圖片如下：

        

   通過(guò)掃描電鏡，可明顯觀察到內(nèi)部粗大的樹(shù)枝晶[1]。結(jié)合該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，此缺陷處于兩個(gè)面的交接處，屬于該產(chǎn)品的熱節(jié)部位，因此，我們初步斷定此類(lèi)缺陷為縮松缺陷。

三、試驗(yàn)

3.1實(shí)驗(yàn)一

3.1.1首先先對(duì)原工藝使用MAGMA軟件進(jìn)行模擬分析，如圖4，模擬結(jié)果在圖示藍(lán)色位置出現(xiàn)縮松缺陷，其傾向較大，且與上述位置吻合。

 

3.2.2形成鑄件縮孔和縮松的總體積可用下式表示：

V（縮總）=V(液縮)+V（凝縮）-V(石脹)+V（壁移）

由于鐵液的澆注溫度直接影響到V（液縮）的大小，澆注溫度太高，將增大V（液縮）的值，會(huì)增大縮松的趨勢(shì)[1]。因此，我們?cè)趯沧囟冗m當(dāng)降低，降至1400℃進(jìn)行澆注，試驗(yàn)結(jié)果較之前有所改善，但部分產(chǎn)品仍存在縮松問(wèn)題。使用MAGMA模擬結(jié)果如圖5。 

 

從試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果來(lái)看，縮松傾向較之前有所較小。

3.2實(shí)驗(yàn)二：

3.2.1對(duì)整個(gè)凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)變化進(jìn)行模擬分析，在凝固后期，該部位位于最后凝固的部位，且無(wú)任何部位對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮。其澆口處通道關(guān)閉較早。見(jiàn)圖6。

 

3.2.2針對(duì)上述情況，將該工藝布置調(diào)整，將小端朝上進(jìn)行模擬試驗(yàn)，圖7

    

此更改后工藝，鐵水首先充滿凹面剎面，然后再通過(guò)砂芯充滿凸面剎面，因此，對(duì)比原來(lái)凸面進(jìn)鐵水的正對(duì)澆口部位的小端根部熱解變小，縮松傾向也減小。

從模擬來(lái)看，在剎面根部部位其溫度場(chǎng)較圖5均勻。從模擬結(jié)果（圖8）看，其縮松趨勢(shì)明顯改善。

3.3試驗(yàn)結(jié)果

綜合上述分析，將工藝改為小端朝上并適當(dāng)?shù)慕档蜐沧囟龋軌蛎黠@的減小縮松趨勢(shì)，對(duì)解決縮松問(wèn)題有一定的幫助。

四、總結(jié)

1.通過(guò)更改產(chǎn)品的工藝布局，使鐵水從下向上充滿型腔，一方面能夠使鐵水平穩(wěn)澆注，減小根部熱節(jié)，降低縮松傾向，另一方面可改善凝固溫度場(chǎng)。

2.適當(dāng)?shù)慕档蜐沧囟葘?duì)縮松防止有一定的益處。

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