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大型圆锥破碎机主机架生产工艺改进实践

作者:红星机器 发布日期:2015-09-18

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大型圆锥破碎机广泛应用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化学工业等众多行业,随着各行业对圆锥破碎机的需求与日剧增,对破碎机的质量、性能要求也越来越高。主机架是圆锥破碎机中重要的大型铸件之一,该铸件结构复杂、生产工艺难,很容易出现凝固、变形、缩松、缩孔缺陷等问题,严重影响破碎机的质量,并增加生产成本。本文通过优化圆锥破碎机主机架铸造工艺, 主机架铸造过程中的系列问题,保证了主机架正常生产的同时也提高了破碎机质量。

圆锥破碎机主机架

原工艺及问题分析

1、初始工艺

大型圆锥破碎机主机架轮廓尺寸大、结构复杂、匀壁较多。从主机架铸件结构分析,确定主机架铸件的分型方案。将腰带处最小壁厚处和下面大法兰处设计为分型面;按照主机架铸件顺序凝固方式进行设计补缩方式。从结构上分析,上、下两法兰处都存在大热节,沿同一方向上 顺序凝固比较困难,因此从中间腰带处设计冷铁,在上下两法兰处设置补缩冒口;浇注方式,采用底返式浇注系统,即通过直浇道和横浇道把钢液引到主机架铸件底部,再由内浇口从底部注入型腔。

2、发现问题

在实际生产中,按初始工艺进行造型、浇注。在腰带处发现有大量缩松出现,同时中间轴孔处主机架铸件硬度达不到技术要求。

大型圆锥破碎机

3、分析问题原因

主机架铸件从浇注温度冷却到室温的过程中,要经历三个相互联系的收缩阶段,即液态收缩、凝固收缩(液-固相线体积收缩)、固态收缩。凝固学认为,液-固相线之间的体积收缩是形成缩孔及缩松的主要阶段。容积大而集中的孔洞称为缩孔;细小而分散的孔洞称为缩松。当液体补缩通道畅通、枝晶没有形成网状结构(枝晶骨架)时,体积收缩表现为集中缩孔且位于主机架铸件可流动单元的上部;而当枝晶形成骨架时,宏观补缩通道被堵塞,这时被枝晶分割包围的液体部分其体积收缩表现为缩松(枝晶范围内)。

宏观角度上认为圆锥破碎机主机架其腰带处壁厚比较均匀,工艺设计的补缩冒口又设置在上下法兰加工面处,主机架铸件腰带处没有金属补贴(此面为非加工面),未能形成良好的楔形补缩通道,导致冒口的垂直有效补缩距离不够,主机架铸件壁中心处在凝固过程中出现缩松。

从凝固学角度分析,主机架浇注完毕后,随着温度的降低,钢液体积开始收缩。当主机架铸件处于液态,金属液没有枝晶形成,主机架铸件补缩通道畅通,金属液流动性好,发生液体收缩时冒口中的钢液可以充分补缩。随着温度进一步降低,进入液-固转变区,此时主机架铸件主要发生凝固收缩,液体体积变化很大,主机架铸件补缩主要靠质量补缩、枝晶间补缩、爆炸充填这三种模式。

轴孔处主机架铸件硬度达不到技术要求,主要是因为此件其他部位硬度不高,只有此部位硬度要求高。

圆锥破碎机

工艺改进措施

工艺改进的思路是,从缩松发生部位起采取工艺措施,保证朝向冒口的楔形补缩通道畅通。

1、圆锥破碎机主机架中腰带处距顶冒口太远,冒口的补缩梯度不够,通过模数计算,增加工艺补贴,加大补缩通道,使补缩通道迟于热节部位凝固,使主机架铸件 顺序凝固。改进后在冒口与热节之间增加了工艺补贴,从而 避免了缩松的发生。

2、增大冒口有效补缩距离,增大冒口补缩距离有两种方式,即增大冒口、放置冷铁。但生产中有时发现,在两个冒口之间(冒口本身距离较近)会发生缩松。这是因为两个冒口对该处产生了热干扰,延长了该处的凝固时间所致;还有可能是因为两个冒口通过该处互相流通,使此处和冒口同步凝固,后期得不到补缩出现了缩松。因此,本工艺修改时,在上下法兰冒口之间设置冷铁,将冷铁放置在最小壁厚处,增大末端区。

3、通过局部热处理,使该处主机架铸件硬度达到技术要求。

圆锥破碎机

通过对原工艺的研究,从理论上分析了圆锥破碎机主机架铸件产生缩松的原理。从铸造可行性方面提出了主机架铸件的合理结构,既保证了主机架的质量又不影响产品性能。上文的改造工艺为矿山机械中主机架、下机架等系列产品铸件的缩松的工艺提出了上佳的 方案。

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