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我国机床铸件底座生产中的问题与差距

2019-03-14 10:30:56

长期以来,我国机床铸件底座的材质是灰铸铁,并已制订了灰铸铁的标准。为什么机床行业还要制订机床铸件的行业标准呢?这是因为作为工作母机的机床对铸件有着特殊的要求:高的抗拉强度、高的弹性模量、良好的导轨耐磨性、优良的尺寸稳定性、良好的减振性、较好的加工性、较高的尺寸精度与表面光洁度。

影响机床质量的因素是多方面的,占机床重量70%~80%的机床铸件质量是重要因素之一。对国内有影响的11家机床生产厂的调研表明,随着我国数控机床的发展,对机床铸件的质量要求日益提高。国内机床铸件存在的问题与差距主要有以下方面。

(1)铸件强度。国内机床铸件强度的提高是在大幅降低碳当量下达到的。因此,在生产低碳当量的HT300,HT350时,因收缩增加导致的缩松,因铸造应力增加引起的变形,因硬度增加导致加工性能的恶化是生产高牌号机床铸件经常发生的问题。

在调研中,将缩松、变形列为有生产难度的企业占36%,45%。一些企业将缩松、变形、尺寸精度稳定性列为较需要解决的问题之一。在灰铸铁中,铸铁的力学性能与铸造性能是相互矛盾的。高碳当量、高强度是机床铸件的发展方向,目前国内尚有较大差距。下面列举的薄壁化、尺寸稳定性、减震性、加工性等存在的问题,皆与国内机床铸件的低碳当量有关,在低碳当量下获得高强度是我国机床铸件的要差距。

(2)铸件的薄壁化。我国机床的重量比国外约重8%~10%,机床铸件主要壁厚也大于国外。国外中等机床铸件的主要壁厚已达14~25mm,小型机床已达8~12mm。国内低碳当量高强度灰铸铁是实现薄壁化及机床轻量化的重要障碍。在调研中,在“现代机床的发展对机床铸件的要求哪些方面提高了”一栏中,填写“薄壁化”的企业占72%。

(3)尺寸精度稳定性。低碳当量高强度的灰铸铁导致了内应力的增加。碳当量越低,内应力越高,变形也越大。在调研中,有81%的企业认为机床铸件高强度、高刚度与低应力矛盾是急需解决的难题。低碳当量、低Si/C比是造成内应力增加的重要原因之一。

(4)减振性。近50年来,机床的加工精度提高了100倍,发达的机床已进入亚微米、纳米级的水平,对机床铸件的尺寸精度稳定性及减振性有较高的要求。同等强度下,高碳当量的灰铸铁较低碳当量的减振性优越,因为片状石墨在应力下产生的微观塑性变形与位错加速了振动的衰减,较多的石墨有利于减振性的提高。

(5)加工性能。低碳当量高强度灰铸铁使机床铸件加工性能恶化,调研中有45%的企业认为高强度与切削性能协调是急需解决的难题。在同强度下,具有较低的硬度是我们希望的,但在低碳当量高强度下是难以达到的。

(6)大型化。重型机床的发展使机床铸件向大型化方向发展,生产40~150 t的重型铸件日益增多。调研中有72%的企业认为现代机床对机床铸件在大型化方面的要求提高了。因生产大断面、大吨位铸件导致强度低、硬度低、截面敏感性差、组织不均匀的问题时有发生,尤其是生产灰铸铁重型铸件时,其碳当量的降低,致使缩松、内应力增加,薄壁处渗碳体增多及裂纹等倾向为突出。大型铸件的试棒性能与本体性能相差甚远,往往试棒合格,而本体铸件石墨粗大,性能下降,导轨组织不均匀,导致淬火后硬度不均,并产生微裂纹。大型铸件一般不会轻易报废,故焊补、修补工作量加大,回用品增多,质量下降。

(7)消除铸造应力的时效处理。在调研的企业中,采用热时效的企业占70%,振动时效的占20%,自然时效的占10%。在时效过程中,时效不到位,时效流于形式,甚至有增加新应力及热时效后断裂的现象。用热时效消除铸造应力的效果与升温速度、保温温度、降温速度关系密切,执行不到位往往事倍功半。退火窑内的温度差应为120℃,温差过大导致铸造应力增加,工件在退火窑中的摆放方式,放置位置也与消除应力关系密切,执行不到位,效果相差甚远。

(8)球墨铸铁材质。随着大型数控机床的发展,球墨铸铁机床件的数量急剧增加。该材质在增加机床铸件强度、刚度的同时,减轻了机床重量,但因球墨铸铁材质制造的特殊性,也带来了缩松,夹渣,球化不良等一系列问题。机床球墨铸铁件往往是大件,同样存在大断面球铁易产生的种种问题。目前生产40~150t的球墨铸铁机床件日益增多,目前国内生产的大吨位,大断面球墨铸铁件有很多是用在机床上的。大断面球墨铸铁件产生的球化衰退、组织异常、石墨球数减少、形状畸变及球化衰退等问题时有发生。

(9)弹性模量。国内企业未列入内控指标。弹性模量是机床铸件材质的重要性能指标,但在较近的调研中,未见国内企业进行测试。

机床铸件的铸型分型面选择得正确,可以简化造型操作,提高劳动生产率,使铸件尺寸准确,减少废品等。在选择铸型分型面时,一般应注意下面几点:

1、尽量把铸件的大部分或全部放在下型内,这样可将主要的泥芯放在下型,便于泥芯的安放和检验,还可使上型的高度减低,便于合箱。是铸件分型面的选择,它将铸件全部放在下型,避免错箱,保证铸件质量。

2、应使机床铸件的加工面及加工基准面,放在同一个铸型内。在机械加工时,铸件上部的方头(夹具夹紧处〉是作为外困表面车削螺纹的基准,由于加工面与加工基准面都处在同一个上型内,从而减少因错箱造成的加工余量不够。

3、当机床铸件的加工面很多,又不可能都与基准面放在分型面的同一侧时,则应尽量使加工的基准面与大部分的加工面放在分型面同一侧。

4、应使铸模容易从铸型中取出,并尽量减少活块模、高大的吊砂和弯曲的分型面等。

5、尽量减少泥芯的使用。这样可以省去制造和安放泥芯的工作,也可减少由此造成的误差及产生的披缝,降低铸件的制造成本。

6、铸件的的不加工表面应尽量避免有披缝。在套筒不加工的外圆表面上看不到披缝,提高了铸件的外观质量。

7、铸型的的分型面,应尽量能与浇注位置一致。这样可避免合箱后,再翻动铸型。因翻箱操作是一个很繁重的工作,同时在翻动大型铸件铸型时,可能使泥芯的位置发生移动,影响铸件的精度或造成缺陷。泊头市普菱机械制造有限公司机床铸件专业铸造生产厂家,质量好,价格低。