本發(fā)明涉及一種飛輪的制造工藝，屬于鑄造和熔煉
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：礦山機(jī)械上的飛輪鑄件結(jié)構(gòu)的截面厚大并且熱節(jié)大，導(dǎo)致輻板與輪沿和輻板與輪轂的交接處應(yīng)力較大。這種飛輪鑄件大多采用常用傳統(tǒng)鑄造工藝—砂型澆注系統(tǒng)的中間注入方式。這種鑄造工藝的缺陷是：所生產(chǎn)的飛輪鑄件產(chǎn)生渣孔、縮松、硬度低的缺陷比例較大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，導(dǎo)致成本增高，致使供貨不及時(shí)的情況也時(shí)有發(fā)生。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種飛輪鑄件的制造工藝，確保鑄件的材質(zhì)、內(nèi)在質(zhì)量和表面質(zhì)量穩(wěn)定。為解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種飛輪鑄件的制造工藝，包括熔煉、鑄造和熱處理。所述熔煉過程采用中頻感應(yīng)電爐熔煉。所述熔煉時(shí)選用優(yōu)質(zhì)的Z14~Z22生鐵和厚度大于10mm的無銹無雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)碳素廢鋼以及標(biāo)準(zhǔn)HT200~HT300的回爐料嚴(yán)格配料和計(jì)量，爐前采用硅鉍或硅鋇高效孕育劑進(jìn)行孕育處理，加入量0.4~0.6%，粒度5~10MM，出爐溫度控制在1450~1480℃。所述熔煉過程選擇按EN-GJL-300進(jìn)行配料，具體化學(xué)成分控制范圍如下：C：2.8-3.1；Si：1.4-1.7；Mn：0.9-1.2；S：小于0.06；P：小于0.1；必要時(shí)：加入Cu、Cr。所述鑄造過程采用陶瓷澆注管6并帶有泡沫陶瓷過濾器4的底部注入方式，同時(shí)增設(shè)外冷鐵1。所述鑄造工藝步驟如下：1）制造上、下砂型，陶瓷直澆口3和橫澆道2及集渣包5埋入上砂型，泡沫陶瓷過濾器4和陶瓷澆管6埋入下砂型，陶瓷澆管6的終端與飛輪輪沿和輪轂的底部平面相連；2）澆注：鐵水由傾轉(zhuǎn)式鐵水包倒入盆式澆口杯中，保持澆口杯中一定的液面高度，通過上砂型埋入的陶瓷直澆口3和橫澆道2及集渣包5流經(jīng)下砂型的泡沫陶瓷過濾器4進(jìn)行過濾凈化，然后進(jìn)入下砂型埋入的陶瓷澆管6，最終進(jìn)入陶瓷澆管6的終端與飛輪輪沿和輪轂底部平面相連的鑄型底部。所述澆注過程中時(shí)間的控制：根據(jù)灰鑄鐵澆注時(shí)間的計(jì)算公式：t=S計(jì)算出澆注時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)快速澆注，把計(jì)算的澆注時(shí)間減小1/2~1/3，因此澆注此飛輪鑄件的實(shí)際澆注時(shí)間控制在40S以內(nèi)；（1）為防止鐵水周轉(zhuǎn)至澆注完畢過程中的孕育衰退，到澆注完畢的周轉(zhuǎn)時(shí)間控制在7min以內(nèi)，并在澆注過程中采用隨流孕育（瞬時(shí)孕育），加入量0.1~0.15%，粒度0.3~0.7MM；（2）型內(nèi)冷卻時(shí)間控制在12~16H，壁厚大于90MM的飛輪鑄件的型內(nèi)冷卻時(shí)間大于30H。所述熱處理工藝采用數(shù)顯井式熱處理電爐對飛輪鑄件進(jìn)行消除應(yīng)力的退火處理。所述的熱處理工藝采用裝爐溫度小于150℃，以每小時(shí)50℃的速度加熱至600℃，保溫5小時(shí)，再以每小時(shí)50℃的速度冷卻至200℃出爐空冷。有益效果：本發(fā)明的鑄造工藝由原來的砂型澆注系統(tǒng)中間注入方式更改為采用陶瓷澆注管并帶有泡沫陶瓷過濾器的底部注入方式，同時(shí)增設(shè)外冷鐵。這樣的鑄造工藝解決了因澆注過程中氧化夾雜多和砂型澆注系統(tǒng)不耐高溫鐵水沖刷而導(dǎo)致的渣孔、砂眼和縮松等表面缺陷和內(nèi)在缺陷，確保本體上的強(qiáng)度和硬度，使飛輪鑄件的成品率顯著提高，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，成品率穩(wěn)定在96%以上。附圖說明圖1為本發(fā)明飛輪鑄件鑄造工藝示意圖；圖2為本發(fā)明圖1的B-B剖面示意圖；圖3為本發(fā)明熱處理工藝曲線圖。圖中：1外冷鐵、2橫澆道、3陶瓷直澆口、4泡沫陶瓷過濾器、5集渣口、6陶瓷澆管。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做具體描述。本發(fā)明提供了一種飛輪鑄件的制造工藝，包括熔煉、鑄造和熱處理。熔煉過程工藝：（1）化學(xué)成分的控制要求：為達(dá)到其機(jī)械性能要求，選擇按EN-GJL-300進(jìn)行配料。具體化學(xué)成分控制范圍如下（必要時(shí)加入Cu、Cr低合金化以增加珠光體含量，提高強(qiáng)度硬度）：CSiMnSPCuCr2.8~3.11.4~1.70.9~1.2＜0.06＜0.1（2）熔煉：采用中頻感應(yīng)電爐熔煉。熔煉時(shí)選用優(yōu)質(zhì)的Z14~Z22生鐵和厚度大于10mm的無銹無雜質(zhì)的優(yōu)質(zhì)碳素廢鋼以及標(biāo)準(zhǔn)HT200~HT300的回爐料嚴(yán)格配料和計(jì)量，爐前采用硅鉍或硅鋇高效孕育劑進(jìn)行孕育處理，加入量0.4~0.6%，粒度5~10MM，出爐溫度控制在1450~1480℃，以達(dá)到最佳孕育效果來提高強(qiáng)度硬度。鑄造過程工藝：圖1所示為本發(fā)明飛輪鑄件鑄造工藝示意圖。圖2所示為本發(fā)明圖1的B-B剖面示意圖。所述鑄造過程采用陶瓷澆注管6并帶有泡沫陶瓷過濾器4的底部注入方式，同時(shí)增設(shè)外冷鐵1。具體工藝步驟如下：（1）制造上、下砂型，陶瓷直澆口3和橫澆道2及集渣包5埋入上砂型，泡沫陶瓷過濾器4和陶瓷澆管6埋入下砂型，陶瓷澆管6的終端與飛輪輪沿和輪轂的底部平面相連；（2）底注式澆注系統(tǒng)具體澆注過程：鐵水由傾轉(zhuǎn)式鐵水包倒入盆式澆口杯中，保持澆口杯中一定的液面高度，通過上砂型埋入的陶瓷直澆口3和橫澆道2及集渣包5流經(jīng)下砂型的泡沫陶瓷過濾器4進(jìn)行過濾凈化，然后進(jìn)入下砂型埋入的陶瓷澆管6，最終進(jìn)入陶瓷澆管6的終端與飛輪輪沿和輪轂底部平面相連的鑄型底部。這種澆注工藝使鐵水在澆注系統(tǒng)中和鐵水在鑄型中的上升都比較平穩(wěn)，有效防止了飛濺和渦流的產(chǎn)生，擋渣效果好，因澆注平穩(wěn)防止了飛濺和渦流，所以鐵水在澆注過程中氧化少，產(chǎn)生氣孔的機(jī)率降到最低；由于采用陶瓷澆管，所以耐鐵水沖刷，無砂眼缺陷。另外，使用外冷鐵加快了輪沿和輪轂厚大部位的冷卻速度，有效地防止了此厚大部位中心縮松問題，確保了飛輪本體上的強(qiáng)度和硬度，達(dá)到了國外用戶的要求。所述澆注過程中時(shí)間的控制（飛輪鑄件的單重為2T，加澆冒口重量為2.45T）：（1）澆注時(shí)間：根據(jù)灰鑄鐵澆注時(shí)間的出計(jì)算公式：t=S計(jì)算出澆注時(shí)間，但要求的化學(xué)成分碳當(dāng)量較低，鐵水流動性差，再加上底注式澆注系統(tǒng)彎道較多，澆注距離大，所以鐵水進(jìn)入鑄型的阻力加大，根據(jù)大孔出流理論，為實(shí)現(xiàn)快速澆注，把計(jì)算的澆注時(shí)間減小1/2~1/3，因此澆注此飛輪鑄件的實(shí)際澆注時(shí)間控制在40S以內(nèi)較為合適，既可以減少澆注過程中氧化夾雜的產(chǎn)生，也可以防止?jié)部诒懈≡倪M(jìn)入。（2）防孕育衰退的措施：為防止鐵水周轉(zhuǎn)至澆注完畢過程中的孕育衰退，到澆注完畢的周轉(zhuǎn)時(shí)間控制在7min以內(nèi)，并在澆注過程中采用隨流孕育（瞬時(shí)孕育），加入量0.1~0.15%，粒度0.3~0.7MM，以減緩孕育衰退，確保本體上的強(qiáng)度和硬度。（3）型內(nèi)冷卻時(shí)間的控制：開箱過早會導(dǎo)致裂紋傾向加大，開箱過晚硬度會降低，因此型內(nèi)冷卻時(shí)間控制在12~16H為宜，壁厚大于90MM的飛輪鑄件的型內(nèi)冷卻時(shí)間大于30H。熱處理過程工藝：由于飛輪鑄件截面厚大、應(yīng)力大，所以采用數(shù)顯井式熱處理電爐對飛輪鑄件進(jìn)行消除應(yīng)力的退火處理，以防止熱節(jié)處的裂紋問題。圖3所示為本發(fā)明熱處理工藝曲線圖。所述的熱處理工藝采用裝爐溫度小于150℃，以每小時(shí)50℃的速度加熱至600℃，保溫5小時(shí)，再以每小時(shí)50℃的速度冷卻至200℃出爐空冷。本發(fā)明工藝制造的飛輪鑄件的主要性能如下：1.材質(zhì)的機(jī)械性能如下：抗拉強(qiáng)度（MPa)屈服強(qiáng)度（MPa)硬度（HB）備注250~350165~228165~2352.飛輪鑄件的表面質(zhì)量：（1）關(guān)鍵部位的孔眼性缺陷：凹口最大直徑5MM，最大深度2MM，100CM2區(qū)域最多缺陷為1%；（2）非關(guān)鍵部位的孔眼性缺陷：凹口最大直徑7MM，最大深度4MM，100CM2區(qū)域最多缺陷為2%。同時(shí)，對表面缺陷和內(nèi)在缺陷必須進(jìn)行磁粉探傷和超聲波探傷。本發(fā)明的鑄造工藝由原來的砂型澆注系統(tǒng)中間注入方式更改為采用陶瓷澆注管并帶有泡沫陶瓷過濾器的底部注入方式，同時(shí)增設(shè)外冷鐵。這樣的鑄造工藝解決了因澆注過程中氧化夾雜多和砂型澆注系統(tǒng)不耐高溫鐵水沖刷而導(dǎo)致的渣孔、砂眼和縮松等表面缺陷和內(nèi)在缺陷，確保本體上的強(qiáng)度和硬度，使飛輪鑄件的成品率顯著提高，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，成品率穩(wěn)定在96%以上。本發(fā)明上述實(shí)施方案，只是舉例說明，不是僅有的，所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包圍。當(dāng)前第1頁1 2 3