長期以來,我國機床鑄件的材質(zhì)是灰鑄鐵,并已制訂了灰鑄鐵的標準。為什么機床行業(yè)還要制訂機床鑄件的行業(yè)標準呢?這是因為作為工作母機的機床對鑄件有著特殊的要求:高的抗拉強度、高的彈性模量、良好的導軌耐磨性、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、良好的減振性、較好的加工性、較高的尺寸精度與表面光潔度。機床鑄件的這些性能直接影響著機床質(zhì)量。我國的機床質(zhì)量與世界水平還有相當差距,可從我國機床的進出口情況反映出來。我國的機床生產(chǎn)數(shù)量雖是世界前茅,但擋不住進口,目前我國機床進口占世界機床進口的23%,即機床進口也是世界前茅,尤其是在 數(shù)控機床方面,進口數(shù)量很大。在機床出口方面差距 大,世界機床主要生產(chǎn)國的機床出口量與生產(chǎn)機床總量的比重為50%以上。如德國、 、日本、意大利、我國臺灣、瑞士等。比重低于50%的有7個 ,分別是俄羅斯、墨西哥、韓國、巴西、加拿大、我國與印度,我國排倒數(shù) 。我國作為機床產(chǎn)量世界前茅的大國,機床進出口的這種狀況說明我國機床在質(zhì)量與性能水平上與先進 相比仍有較大的差距。
影響機床質(zhì)量的因素是多方面的,占機床重量70%~80%的機床鑄件質(zhì)量是重要因素之一。對國內(nèi)有影響的11家機床生產(chǎn)廠的調(diào)研表明,隨著我國數(shù)控機床的發(fā)展,對機床鑄件的質(zhì)量要求日益提高。國內(nèi)機床鑄件存在的問題與差距主要有以下方面。
(1)鑄件強度。國內(nèi)機床鑄件強度的提高是在大幅降低碳當量下達到的。因此,在生產(chǎn)低碳當量的HT300,HT350時,因收縮增加導致的縮松,因鑄造應力增加引起的變形,因硬度增加導致加工性能的惡化是生產(chǎn)高牌號機床鑄件經(jīng)常發(fā)生的問題。
在調(diào)研中,將縮松、變形列為有生產(chǎn)難度的企業(yè)占36%,45%。一些企業(yè)將縮松、變形、尺寸精度穩(wěn)定性列為較需要解決的問題之一。在灰鑄鐵中,鑄鐵的力學性能與鑄造性能是相互矛盾的。高碳當量、高強度是機床鑄件的發(fā)展方向,目前國內(nèi)尚有較大差距。下面列舉的薄壁化、尺寸穩(wěn)定性、減震性、加工性等存在的問題,皆與國內(nèi)
機床鑄件的低碳當量有關(guān),在低碳當量下獲得高強度是我國機床鑄件的首要差距。
(2)鑄件的薄壁化。我國機床的重量比國外約重8%~10%,機床鑄件主要壁厚也大于國外。國外中等機床鑄件的主要壁厚已達14~25mm,小型機床已達8~12mm。國內(nèi)低碳當量高強度灰鑄鐵是實現(xiàn)薄壁化及機床輕量化的重要障礙。在調(diào)研中,在“現(xiàn)代機床的發(fā)展對機床鑄件的要求哪些方面提高了”一欄中,填寫“薄壁化”的企業(yè)占72%。
(3)尺寸精度穩(wěn)定性。低碳當量高強度的灰鑄鐵導致了內(nèi)應力的增加。碳當量越低,內(nèi)應力越高,變形也越大。在調(diào)研中,有81%的企業(yè)認為機床鑄件高強度、高剛度與低應力矛盾是急需解決的難題。低碳當量、低Si/C比是造成內(nèi)應力增加的重要原因之一。
(4)減振性。近50年來,機床的加工精度提高了100倍,發(fā)達 的機床已進入亞微米、納米級的水平,對機床鑄件的尺寸精度穩(wěn)定性及減振性有較高的要求。同等強度下,高碳當量的灰鑄鐵較低碳當量的減振性優(yōu)越,因為片狀石墨在應力下產(chǎn)生的微觀塑性變形與位錯加速了振動的衰減,較多的石墨有利于減振性的提高。
(5)加工性能。低碳當量高強度灰鑄鐵使機床鑄件加工性能惡化,調(diào)研中有45%的企業(yè)認為高強度與切削性能協(xié)調(diào)是急需解決的難題。在同強度下,具有較低的硬度是我們希望的,但在低碳當量高強度下是難以達到的。
(6)大型化。重型機床的發(fā)展使機床鑄件向大型化方向發(fā)展,生產(chǎn)40~150 t的重型鑄件日益增多。調(diào)研中有72%的企業(yè)認為現(xiàn)代機床對機床鑄件在大型化方面的要求提高了。因生產(chǎn)大斷面、大噸位鑄件導致強度低、硬度低、截面敏感性差、組織不均勻的問題時有發(fā)生,尤其是生產(chǎn)灰鑄鐵重型鑄件時,其碳當量的降低,致使縮松、內(nèi)應力增加,薄壁處滲碳體增多及裂紋等傾向 為突出。大型鑄件的試棒性能與本體性能相差甚遠,往往試棒合格,而本體鑄件石墨粗大,性能下降,導軌組織不均勻,導致淬火后硬度不均,并產(chǎn)生微裂紋。大型鑄件一般不會輕易報廢,故焊補、修補工作量加大,回用品增多,質(zhì)量下降。
(7)消除鑄造應力的時效處理。在調(diào)研的企業(yè)中,采用熱時效的企業(yè)占70%,振動時效的占20%,自然時效的占10%。在時效過程中,時效不到位,時效流于形式,甚至有增加新應力及熱時效后斷裂的現(xiàn)象。用熱時效消除鑄造應力的效果與升溫速度、保溫溫度、降溫速度關(guān)系密切,執(zhí)行不到位往往事倍功半。退火窯內(nèi)的溫度差應為120℃,溫差過大導致鑄造應力增加,工件在退火窯中的擺放方式,放置位置也與消除應力關(guān)系密切,執(zhí)行不到位,效果相差甚遠。
(8)球墨鑄鐵材質(zhì)。隨著大型數(shù)控機床的發(fā)展,球墨鑄鐵機床件的數(shù)量急劇增加。該材質(zhì)在增加機床鑄件強度、剛度的同時,減輕了機床重量,但因球墨鑄鐵材質(zhì)制造的特殊性,也帶來了縮松,夾渣,球化不良等一系列問題。機床球墨鑄鐵件往往是大件,同樣存在大斷面球鐵易產(chǎn)生的種種問題。目前生產(chǎn)40~150t的球墨鑄鐵機床件日益增多,目前國內(nèi)生產(chǎn)的大噸位,大斷面球墨鑄鐵件有很多是用在機床上的。大斷面球墨鑄鐵件產(chǎn)生的球化衰退、組織異常、石墨球數(shù)減少、形狀畸變及球化衰退等問題時有發(fā)生。
(9)彈性模量。國內(nèi)企業(yè)未列入內(nèi)控指標。彈性模量是機床鑄件材質(zhì)的重要性能指標,但在較近的調(diào)研中,未見國內(nèi)企業(yè)進行測試。
機床鑄件的鑄型分型面選擇得正確,可以簡化造型操作,提高勞動生產(chǎn)率,使鑄件尺寸準確,減少廢品等。在選擇鑄型分型面時,一般應注意下面幾點:
1、盡量把鑄件的大部分或全部放在下型內(nèi),這樣可將主要的泥芯放在下型,便于泥芯的安放和檢驗,還可使上型的高度減低,便于合箱。是鑄件分型面的選擇,它將鑄件全部放在下型,避免錯箱,保證鑄件質(zhì)量。
2、應使機床鑄件的加工面及加工基準面,放在同一個鑄型內(nèi)。在機械加工時,鑄件上部的方頭 ( 夾具夾緊處〉是作為外困表面車削螺紋的基準,由于加工面與加工基準面都處在同一個上型內(nèi),從而減少因錯箱造成的加工余量不夠。
3、當機床鑄件的加工面很多,又不可能都與基準面放在分型面的同一側(cè)時,則應盡量使加工的基準面與大部分的加工面放在分型面同一側(cè)。
4、應使鑄模容易從鑄型中取出,并盡量減少活塊模、高大的吊砂和彎曲的分型面等。
5、盡量減少泥芯的使用。這樣可以省去制造和安放泥芯的工作,也可減少由此造成的誤差及產(chǎn)生的披縫,降低鑄件的制造成本。
6、鑄件的的不加工表面應盡量避免有披縫。在套筒不加工的外圓表面上看不到披縫 , 提高了鑄件的外觀質(zhì)量。
7、鑄型的的分型面,應盡量能與澆注位置一致。這樣可避免合箱后,再翻動鑄型。因翻箱操作是一個很繁重的工作,同時在翻動大型鑄件鑄型時,可能使泥芯的位置發(fā)生移動,影響鑄件的精度或造成缺陷。泊頭市普菱機械制造有限公司機床鑄件專業(yè)鑄造生產(chǎn)廠家,質(zhì)量好,價格低。