杨群收离心铸造泥浆泵缸套的缺陷及故障分析for百铸网.docVIP

离心铸造泥浆泵缸套的缺陷及故障分析 河南省驻马店市柴油机厂 杨群收 油田钻井用泥浆泵高铬双金属缸套。内套为高铬铸铁，外套为ZG310—570,均采用离心铸造工艺。使用的离心铸造机是自制的悬臂式和滚轮式两种，通常用悬臂式离心机生产高铬内套，用滚轮式生产外套。缸套常见规格形状如下图所示： 生产初期，缸套的内外套都曾出现过各种各样的铸造缺陷和生产故障，一度影响了产品质量和生产的顺利进行。在长期实践中，我们不断总结经验，与有关科研单位一起，攻克了生产中的一个又一个难题，不断提高产品质量。我们研制的FB型美制缸套生产工艺，荣获河南省科技成果奖。缸套的使用寿命大于1000h，不仅居国内先进水平，而且达到从国外进口的同类产品的水平。生产的缸套除部分供国内油田外，主要出口加拿大、美国等国家。外套材质为ZG310－570, 作者简介：杨群收，(1950－)，主要从事灰铁、球铁、油田钻井用高铬双金属缸套及高铬锤头等耐磨材料的技术工作。发表文章二十多篇。现为中国铸造学会质量控制及检测技术委员会委员、河南铸锻协会专家组成员yqs6998@163.com） 技术含量较高，工艺操作不易掌握，开始生产时曾出现过各种铸造缺陷，由于技术水平的不断提高、生产工艺的不断改进，后来生产的外套经精加工后，无论内孔还是外径，包括卡箍处均无任何铸造缺陷，用户对产品质量非常满意。 铸造缺陷 1 .裂纹 在生产ZG310－570外套的过程中，裂纹是最常见的铸造缺陷，其裂纹的大小、形状不一，有径向裂纹，也有轴向裂纹，形成的原因很多，且不易解决。 离心浇注铸件在凝固冷却过程中，铸造应力是铸件产生裂纹的主 要原因。裂纹常在奥氏体化前的体收缩阶段和冷却到脆性区的线收缩阶段产生，前一阶段产生的裂纹较大、较深，后一阶段产生的裂纹形状较细小。分析产生裂纹的原因如下： （1）离心机转速过高 选择转速一般基于以下两个要求：一是在保证铸件不产生裂纹情况下，应选择较高的转速；二是在保证铸件不出现夹渣、淋落的情况下，应选择较低 的转速。 根据我们的经验，在确定离心机的转速时，选择下公式较为适宜： N＝299√G／R 式中 N——铸型转速； G——重力系数，常选50—80； R——铸件内半径、cm。 确定重力系数G的原则：①对于凝固区间较宽的合金，G值要高些，有利于穿过枝晶补缩。②对于易产生密度偏析的合金，应取稍低的G值。③尺寸小的铸件，应取稍大的G值。④铸型用干砂衬时，应取较高的G值。 生产中我们还体会到，实际转速与最佳转速之间可以有误差，但误差值不要高于10％，在此误差内，对铸件产生裂纹没有明显影响。在实际生产中，应根据产品几何形状的不同，尤其是厚壁铸件，如何巧妙地运用转速计算公式，巧妙地运用、控制这10％的可误差值，对防止铸件裂纹的产生是至关重要的。 ⑵ 浇注速度过快 浇注速度应与浇注温度相协调，合金液温度高，浇注速度应适当慢些；合金液温度低，浇注速度应适当快点。合金液从进入铸型到完全凝固的时间越长，造成裂纹的倾向越大。浇注速度过慢会加大铸件内孔与外径的温差，给控制铸型转速（线速度）带来不利因素，但如何控制浇注速度，我们的体会是：在不产生冷隔、夹层的前提下，浇注速度应当慢一点。 ⑶ 浇注温度过高 当浇注温度过高时，铸件在凝固冷却过程中线收缩率也高，铸件达到脱模温度时，过热度高的综合线收缩率比正常浇注温度的线收缩率大，模筒与铸件间隙大，在离心力和重力的作用下，形成铸件与模筒的偏心撞击震动，而撞击震动的频率又与转速有关。另外，过热度越高，凝固时间越长，铸件在模筒内的停留时间就长，相对产生裂纹的几率就越高。 ⑷ 模筒的筒壁设计太薄 在使用冷水激冷模筒的情况下，如果模筒筒壁太薄，由于铸件内孔与外圆的温差过大，不但易激裂铸件，而且也易激裂模筒。模筒筒壁厚度与铸件厚度之比≮1.2。 ⑸ 模具预热不足且不均匀，会造成涂料厚薄不均匀（流淌）而结块，涂料层烘不干。 ⑹ 离心机安装固定不牢；模筒与主轴不同心；使用双层膜筒时，内外模筒间隙过大产生偏心；使用滚轮离心机时，由于导轨接触不均匀，滚轮与模筒的夹角过小，模筒两导轨距离过短等原因而产生震动。 ⑺ 铸件脱模过早，温度太高，铸件在落地撞击下而产生裂纹。 ⑻ 铸件脱模后，因风冷、水激冷而造成冷却速度过快，因局部应 力过大而产生裂纹，因此铸件脱模后应注意保温，不可降温过快。 ⑼ 化学成分不合格，如硫、磷含量过高。 ⑽ 合金液氧化严重，尤其是炉温过高、浇注时间过长的情况下，更应充分脱氧，加接力脱氧剂，适当镇静降温再浇注。 ⑾ 浇注流槽修置的不合理，浇注操作不稳定使金属液飞溅到端盖上，而飞溅到端盖上的金属液，凝固成为厚薄不均的飞边毛刺，对产生裂纹起到两种作用：①厚薄不均的飞边毛刺粘附在端盖上，将最