楊群收 離心鑄造泥漿泵缸套的缺陷及故障分析 for 百鑄網(wǎng).doc

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1、離心鑄造泥漿泵缸套的缺陷及故障分析河南省駐馬店市柴油機廠楊群收油田鉆井用泥漿泵高鉻雙金屬缸套。內(nèi)套為高鉻鑄鐵，外套為ZG310—570,均采用離心鑄造工藝。使用的離心鑄造機是自制的懸臂式和滾輪式兩種，通常用懸臂式離心機生產(chǎn)高鉻內(nèi)套，用滾輪式生產(chǎn)外套。缸套常見規(guī)格形狀如下圖所示：生產(chǎn)初期，缸套的內(nèi)外套都曾出現(xiàn)過各種各樣的鑄造缺陷和生產(chǎn)故障，一度影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在長期實踐中，我們不斷總結(jié)經(jīng)驗，與有關(guān)科研單位一起，攻克了生產(chǎn)中的一個又一個難題，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量。我們研制的FB型美制缸套生產(chǎn)工藝，榮獲河南省科技成果獎。缸套的使用壽命大于1000h，不僅居國內(nèi)先進(jìn)水平，而且達(dá)到從國

2、外進(jìn)口的同類產(chǎn)品的水平。生產(chǎn)的缸套除部分供國內(nèi)油田外，主要出口加拿大、美國等國家。外套材質(zhì)為ZG310－570,作者簡介：楊群收，(1950－)，主要從事灰鐵、球鐵、油田鉆井用高鉻雙金屬缸套及高鉻錘頭等耐磨材料的技術(shù)工作。發(fā)表文章二十多篇。現(xiàn)為中國鑄造學(xué)會質(zhì)量控制及檢測技術(shù)委員會委員、河南鑄鍛協(xié)會專家組成員（13087096998、yqs6998@163.com）技術(shù)含量較高，工藝操作不易掌握，開始生產(chǎn)時曾出現(xiàn)過各種鑄造缺陷，由于技術(shù)水平的不斷提高、生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，后來生產(chǎn)的外套經(jīng)精加工后，無論內(nèi)孔還是外徑，包括卡箍處均無任何鑄造缺陷，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量非常滿意。一.鑄造缺陷1.裂紋在生

3、產(chǎn)ZG310－570外套的過程中，裂紋是最常見的鑄造缺陷，其裂紋的大小、形狀不一，有徑向裂紋，也有軸向裂紋，形成的原因很多，且不易解決。離心澆注鑄件在凝固冷卻過程中，鑄造應(yīng)力是鑄件產(chǎn)生裂紋的主要原因。裂紋常在奧氏體化前的體收縮階段和冷卻到脆性區(qū)的線收縮階段產(chǎn)生，前一階段產(chǎn)生的裂紋較大、較深，后一階段產(chǎn)生的裂紋形狀較細(xì)小。分析產(chǎn)生裂紋的原因如下：（1）離心機轉(zhuǎn)速過高選擇轉(zhuǎn)速一般基于以下兩個要求：一是在保證鑄件不產(chǎn)生裂紋情況下，應(yīng)選擇較高的轉(zhuǎn)速；二是在保證鑄件不出現(xiàn)夾渣、淋落的情況下，應(yīng)選擇較低的轉(zhuǎn)速。根據(jù)我們的經(jīng)驗，在確定離心機的轉(zhuǎn)速時，選擇下公式較為適宜：N＝299√G／R式中N——鑄型

4、轉(zhuǎn)速；G——重力系數(shù)，常選50—80；R——鑄件內(nèi)半徑、cm。確定重力系數(shù)G的原則：①對于凝固區(qū)間較寬的合金，G值要高些，有利于穿過枝晶補縮。②對于易產(chǎn)生密度偏析的合金，應(yīng)取稍低的G值。③尺寸小的鑄件，應(yīng)取稍大的G值。④鑄型用干砂襯時，應(yīng)取較高的G值。生產(chǎn)中我們還體會到，實際轉(zhuǎn)速與最佳轉(zhuǎn)速之間可以有誤差，但誤差值不要高于10％，在此誤差內(nèi)，對鑄件產(chǎn)生裂紋沒有明顯影響。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品幾何形狀的不同，尤其是厚壁鑄件，如何巧妙地運用轉(zhuǎn)速計算公式，巧妙地運用、控制這10％的可誤差值，對防止鑄件裂紋的產(chǎn)生是至關(guān)重要的。⑵澆注速度過快澆注速度應(yīng)與澆注溫度相協(xié)調(diào)，合金液溫度高，澆注速度應(yīng)適當(dāng)

5、慢些；合金液溫度低，澆注速度應(yīng)適當(dāng)快點。合金液從進(jìn)入鑄型到完全凝固的時間越長，造成裂紋的傾向越大。澆注速度過慢會加大鑄件內(nèi)孔與外徑的溫差，給控制鑄型轉(zhuǎn)速（線速度）帶來不利因素，但如何控制澆注速度，我們的體會是：在不產(chǎn)生冷隔、夾層的前提下，澆注速度應(yīng)當(dāng)慢一點。⑶澆注溫度過高當(dāng)澆注溫度過高時，鑄件在凝固冷卻過程中線收縮率也高，鑄件達(dá)到脫模溫度時，過熱度高的綜合線收縮率比正常澆注溫度的線收縮率大，模筒與鑄件間隙大，在離心力和重力的作用下，形成鑄件與模筒的偏心撞擊震動，而撞擊震動的頻率又與轉(zhuǎn)速有關(guān)。另外，過熱度越高，凝固時間越長，鑄件在模筒內(nèi)的停留時間就長，相對產(chǎn)生裂紋的幾率就越高。⑷模筒的筒壁

6、設(shè)計太薄在使用冷水激冷模筒的情況下，如果模筒筒壁太薄，由于鑄件內(nèi)孔與外圓的溫差過大，不但易激裂鑄件，而且也易激裂模筒。模筒筒壁厚度與鑄件厚度之比≮1.2。⑸模具預(yù)熱不足且不均勻，會造成涂料厚薄不均勻（流淌）而結(jié)塊，涂料層烘不干。⑹離心機安裝固定不牢；模筒與主軸不同心；使用雙層膜筒時，內(nèi)外模筒間隙過大產(chǎn)生偏心；使用滾輪離心機時，由于導(dǎo)軌接觸不均勻，滾輪與模筒的夾角過小，模筒兩導(dǎo)軌距離過短等原因而產(chǎn)生震動。⑺鑄件脫模過早，溫度太高，鑄件在落地撞擊下而產(chǎn)生裂紋。⑻鑄件脫模后，因風(fēng)冷、水激冷而造成冷卻速度過快，因局部應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，因此鑄件脫模后應(yīng)注意保溫，不可降溫過快。⑼化學(xué)成分不合格，如

7、硫、磷含量過高。⑽合金液氧化嚴(yán)重，尤其是爐溫過高、澆注時間過長的情況下，更應(yīng)充分脫氧，加接力脫氧劑，適當(dāng)鎮(zhèn)靜降溫再澆注。⑾澆注流槽修置的不合理，澆注操作不穩(wěn)定使金屬液飛濺到端蓋上，而飛濺到端蓋上的金屬液，凝固成為厚薄不均的飛邊毛刺，對產(chǎn)生裂紋起到兩種作用：①厚薄不均的飛邊毛刺粘附在端蓋上，將最先凝固且冷卻過程中自身極易開裂，這些飛邊毛刺的斷續(xù)裂紋縫，就成了撕裂鑄件的裂紋源，使鑄件外徑邊角處出現(xiàn)裂紋，不過這種裂紋往往較小。②飛邊毛刺粘