一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，涉及球墨铸铁技术领域。本发明专利技术包括电磁场设计、造型和制芯、合箱浇铸、球化和孕育处理和落砂，根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场。本发明专利技术通过电磁铸造的方式不断地对金属材料成形过程中施加适当的电磁搅拌力，控制晶粒大小和元素的分布，从而提高铸件的强度和性能，并且提前仿真模拟确保浇铸量和电磁力达到生产要求，不仅成型周期短，生产的厚大均壁铸件强度高、表面光滑，且无需增加贵金属，节省生产成本。

Production method of high strength thick thick nodular iron castings

The invention discloses a production method of high strength thick uniform wall ductile iron castings, which relates to the technical field of ductile iron. The invention comprises electromagnetic field design, molding and core making, closure casting, spheroidizing and inoculation treatment and sand dropping, cavity model and size are designed according to the size of thick uniform-wall ductile iron castings, induction coils are arranged outside the cavity, filling and solidification are simulated in simulation software, and alternating electric field is applied to molten metal. The magnetic field. The invention continuously applies appropriate electromagnetic stirring force to metal material forming process by electromagnetic casting, controls grain size and element distribution, thereby improving the strength and performance of the casting, and ensures the casting amount and electromagnetic force to meet the production requirements in advance by simulation, which not only shortens the molding period, but also produces thick and large production. The uniform wall casting has high strength and smooth surface, and does not need to increase precious metals, so as to save production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法
本专利技术属于球墨铸铁
，特别是涉及一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法。
技术介绍
球墨铸铁是一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。在球墨铸铁生产的铸铁件中，壁厚大于300mm，重量大于5T的叫作高强度厚大匀壁球墨铸铁件，其抗拉强度要求大于等于550MPa，珠光体大于等于90％。其现有生产方法为：通过增加合金加入量促进珠光体生成在铸态获得高强度，而这种增加贵金属的方式会造成生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，通过电磁铸造的方式不断地对金属材料成形过程中施加适当的电磁搅拌力，控制晶粒大小和元素的分布，从而提高铸件的强度和性能，解决了现有增加贵金属的方式会造成生产成本较高的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，包括电磁场设计、造型和制芯、合箱浇铸、球化和孕育处理和落砂；SS01电磁场设计根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场，根据电磁感应原理，在感应线圈中通入交变电流，就会在放入线圈的导体中感应出频率相同的感应电流，由于涡电流和磁场的相互作用而产生洛伦兹力，洛伦兹力对熔体产生约束而改变其形态，在仿真中通过控制电流而控制洛伦兹力，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；SS02造型和制芯根据模拟型腔模型尺寸造型制芯，并在型腔外布置感应线圈，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；SS03合箱浇铸将型芯进行组合好并等待浇铸，将炉料加入炉中进行熔化并测温，等炉料的熔化温度升至在1440℃～1460℃时进行浇铸，在浇铸前要保证铁水中的渣子清除干净，浇铸时对感应线圈通交变电流，电流控制与仿真模拟时相同，直到浇铸完全成型后断电；SS04球化和孕育处理先将球化剂和1/3孕育剂按比例加入铁水包底的一边，先加球化剂再加孕育剂并捣实，铁水冲入位置应该是放置合金等材料的另一边，防止铁水直接冲击合金，先出2/3铁水球化，球化反应结束后，再出剩余的1/3的铁水，剩余2/3孕育剂均匀加入铁水中并将铁水搅拌均匀；SS05落砂等到球化和孕育处理完成后，在型芯内进行冷却，铸件平均温度降到700℃～750℃时进行落砂，使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却，最后将铸件从砂子里提出来进行空冷，待铸件完全冷却后再次进行清理即完成铸造。进一步地，所述型芯采用呋喃树脂砂材料制造而成。进一步地，所述球化剂选择稀土镁硅铁球化剂FeSiMg8Re7，加入量为1.6％～2.0％，球化剂砸成5～25cm的块状，并保持干净、干燥，其合金中含硅量高，可以显著降低镁的剧烈反应程度，也能具有一定孕育作用，且由于镁和球铁中的反球化元素不相化合，稀土元素Re可以中和反球化元素，从而抵消干扰。进一步地，所述孕育剂选择FeSi75，加入量为0.8％～1.0％，孕育剂砸成5～25cm的块状，并保持干净、干燥。进一步地，所述球化包的高度与直径比为2:1，为了提高球化剂的吸收率，增加球化效果。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过电磁铸造的方式不断地对金属材料成形过程中施加适当的电磁搅拌力，控制晶粒大小和元素的分布，从而提高铸件的强度和性能，并且提前仿真模拟确保浇铸量和电磁力达到生产要求，不仅成型周期短，生产的厚大均壁铸件强度高、表面光滑，且无需增加贵金属，节省生产成本。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一SS01电磁场设计根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场，根据电磁感应原理，在感应线圈中通入交变电流，就会在放入线圈的导体中感应出频率相同的感应电流，由于涡电流和磁场的相互作用而产生洛伦兹力，洛伦兹力对熔体产生约束而改变其形态，在仿真中通过控制电流而控制洛伦兹力，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；SS02造型和制芯根据模拟型腔模型尺寸造型制芯，并在型腔外布置感应线圈，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；SS03合箱浇铸将型芯进行组合好并等待浇铸，将炉料加入炉中进行熔化并测温，等炉料的熔化温度升至在1460℃时进行浇铸，在浇铸前要保证铁水中的渣子清除干净，浇铸时对感应线圈通交变电流，电流控制与仿真模拟时相同，直到浇铸完全成型后断电；SS04球化和孕育处理先将球化剂和1/3孕育剂按比例加入铁水包底的一边，先加球化剂再加孕育剂并捣实，铁水冲入位置应该是放置合金等材料的另一边，防止铁水直接冲击合金，先出2/3铁水球化，球化反应结束后，再出剩余的1/3的铁水，剩余2/3孕育剂均匀加入铁水中并将铁水搅拌均匀；SS05落砂等到球化和孕育处理完成后，在型芯内进行冷却，铸件平均温度降到750℃时进行落砂，使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却，最后将铸件从砂子里提出来进行空冷，待铸件完全冷却后再次进行清理即完成铸造。其中，型芯采用呋喃树脂砂材料制造而成。其中，球化剂选择稀土镁硅铁球化剂FeSiMg8Re7，加入量为2.0％，球化剂砸成5cm的块状，并保持干净、干燥，其合金中含硅量高，可以显著降低镁的剧烈反应程度，也能具有一定孕育作用，且由于镁和球铁中的反球化元素不相化合，稀土元素Re可以中和反球化元素，从而抵消干扰。其中，孕育剂选择FeSi75，加入量为1.0％，孕育剂砸成25cm的块状，并保持干净、干燥。其中，球化包的高度与直径比为2:1，为了提高球化剂的吸收率，增加球化效果。实施例二SS01电磁场设计根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场，根据电磁感应原理，在感应线圈中通入交变电流，就会在放入线圈的导体中感应出频率相同的感应电流，由于涡电流和磁场的相互作用而产生洛伦兹力，洛伦兹力对熔体产生约束而改变其形态，在仿真中通过控制电流而控制洛伦兹力，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征在于：包括电磁场设计、造型和制芯、合箱浇铸、球化和孕育处理和落砂；SS01电磁场设计根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场，根据电磁感应原理，在感应线圈中通入交变电流，就会在放入线圈的导体中感应出频率相同的感应电流，由于涡电流和磁场的相互作用而产生洛伦兹力，洛伦兹力对熔体产生约束而改变其形态，在仿真中通过控制电流而控制洛伦兹力，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；SS02造型和制芯根据模拟型腔模型尺寸造型制芯，并在型腔外布置感应线圈，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；SS03合箱浇铸将型芯进行组合好并等待浇铸，将炉料加入炉中进行熔化并测温，等炉料的熔化温度升至在1440℃～1460℃时进行浇铸，在浇铸前要保证铁水中的渣子清除干净，浇铸时对感应线圈通交变电流，电流控制与仿真模拟时相同，直到浇铸完全成型后断电；SS04球化和孕育处理先将球化剂和1/3孕育剂按比例加入铁水包底的一边，先加球化剂再加孕育剂并捣实，铁水冲入位置应该是放置合金等材料的另一边，防止铁水直接冲击合金，先出2/3铁水球化，球化反应结束后，再出剩余的1/3的铁水，剩余2/3孕育剂均匀加入铁水中并将铁水搅拌均匀；SS05落砂等到球化和孕育处理完成后，在型芯内进行冷却，铸件平均温度降到700℃～750℃时进行落砂，使铸件完全暴露在空气中以正常空冷方式进行冷却，最后将铸件从砂子里提出来进行空冷，待铸件完全冷却后再次进行清理即完成铸造。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度厚大匀壁球墨铸铁件的生产方法，其特征在于：包括电磁场设计、造型和制芯、合箱浇铸、球化和孕育处理和落砂；SS01电磁场设计根据厚大匀壁球墨铸铁件尺寸设计好型腔模型和尺寸，对型腔外布置感应线圈，在仿真软件中进行充型和凝固模拟，对熔融金属中施加由交变电场产生的磁场，根据电磁感应原理，在感应线圈中通入交变电流，就会在放入线圈的导体中感应出频率相同的感应电流，由于涡电流和磁场的相互作用而产生洛伦兹力，洛伦兹力对熔体产生约束而改变其形态，在仿真中通过控制电流而控制洛伦兹力，得到充型过程铁水的流动状况即是否有紊流，冲砂情况及充型完凝固过程的温度变化、缩松缺陷出现的地方，同时通过仿真模拟观察金属液凝固过程中相变过程，确认基体转变成珠光体的温度，从而确认落砂温度和落砂后冷却强度；SS02造型和制芯根据模拟型腔模型尺寸造型制芯，并在型腔外布置感应线圈，按照铸造工艺要求在铸型内对应铸件厚大断面处放置激冷冷铁，铸件顶部放置补缩冒口；SS03合箱浇铸将型芯进行组合好并等待浇铸，将炉料加入炉中进行熔化并测温，等炉料的熔化温度升至在1440℃～1460℃时进行浇铸，在浇铸前要保证铁水中的渣子清除干净，浇铸时对感应线圈通交变电流，电流控制与仿真模拟时相同，直到浇铸完全成型后断电；SS04球化和孕育处理先将球化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨光德，
申请(专利权)人：合肥东凌铸件工业有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34