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优化抛丸工艺降低刹车盘铸件抛丸返修率

作者:亚美体育 发布时间:2015-07-24点击:
摘要:研究了不同抛丸时间、亚美体育电流及挂件方式对铸件抛丸处理效果的影响,结果显示:(1)延长抛丸处理时间对铸件抛丸质量的作用不明显,而将抛丸时间缩短至 300 s 以下,抛丸质量会变差,比较合理的抛丸处理时间为 360~480 s,处理时间为 420 s 时效果最好;(2)亚美体育电流需控制在一定范围内,超过范围后,加大抛丸电流不会改善抛丸质量,反而会增加丸料与设备损耗,浪费资源和人力,较为合理的抛丸电流为 30±2 A;(3)合理的挂件方式能很好地改善铸件表面粘砂状况,结构特殊、粘砂和脉纹比较多的铸件不能挂在吊笼外圈与顶层。

   自 2012 年 4 月开始,客户对铸件质量要求提高,笔者公司生产的刹车盘铸件外观质量不合格,需要进行 2 次抛丸,主要原因是铸件有粘砂和脉纹缺陷,脉纹出现在刹车盘风道内,形貌如图1,需要通过抛丸处理将其清理掉。

1、试验方案及方法:
1.1、试验材料:
   钢丸直径 1.7 mm,化学成分为:w(C)0.08%~0.20%,w(Si)0.10%~0.35%,w(Mn)0.35%~1.50%,w(S)≤0.035%,w(P)≤0.035%,金相组织为马氏体和贝氏体的复相组织,硬度为40~55 HRC。为了验证挂件方式对抛丸质量的影响,选用一批脉纹及粘砂缺陷严重的铸件。

1.2、试验设备:
   采用热工一部#1生产线,迪砂HT438 型悬挂式亚美体育,在HT438型亚美体育配套的吊笼上进行标记,以便数据记录及分析。A、B、C、D、E表示层的位置,如图2。1、2、3、4、5表示杆的位置,内、中、外表示铸件在吊笼每根杆上的位置,如图3。

1.3、试样制备条件:
   按照 HT200 熔炼铁液,冷芯盒树脂砂制芯,迪砂混砂机混制型砂,新东水平造型线造型,并在 1 360~1 440 ℃进行浇注(非保温浇注炉),滚筒落砂后由鳞板输送带传输到亚美体育挂件处。

1.4、工艺改进试验:
    分析认为,影响铸件抛丸效果的主要工艺参数为抛丸时间、亚美体育电流及铸件在吊笼上的挂件方式。在其它条件不变的情况下,变更试验参数,检验抛丸处理后铸件的外观情况。共进行了16组对比试验,975件铸件,3 000多个数据,研究抛丸时间、亚美体育电流及挂件方式对铸件抛丸处理效果的影响。具体实施方案如表1所示。
表1 试验方案
表1 试验方案

2、试验结果与分析:
2.1、抛丸时间对铸件抛丸效果的影响:
   图 4 是各试验方案的铸件粘砂、脉纹缺陷情况,表 2 是不同抛丸处理时间对铸件粘砂、脉纹缺陷的统计。
  从表 1 及图 4 可见,对比 #1、#2 及 #3 方案,360 s 的抛丸处理效果最好,说明过多延长抛丸时间对解决粘砂和脉纹的效果不大,抛丸处理时间越短,抛丸效果越好。
  由 #15、#16 方案可见,进一步缩短抛丸时间至 300 s 以下时,铸件残余粘砂、脉纹比例升高。由此可见,比较合理的抛丸处理时间为 360~480s。由表 2 可见,单一变化抛丸处理时间对抛丸质量的影响差异不大。
图 1 脉纹形貌

图 1 脉纹形貌
图 2 空吊笼示意图
图 2 空吊笼示意图
图3 吊笼每层分布
图3 吊笼每层分布
  图4 各试验方案的铸件粘砂、脉纹缺陷情况
  图4 各试验方案的铸件粘砂、脉纹缺陷情况
表2 不同抛丸处理时问与粘砂、脉纹铸件件数的关系统计
表2 不同抛丸处理时问与粘砂、脉纹铸件件数的关系统计

2.2、挂件方式对抛丸效果的影响:
2.2.1、挂件数量对铸件抛丸效果的影响:
    表3是4种挂件方式与粘砂、脉纹缺陷的统计结果,由表3可见,每笼挂50件的9组铸件比每笼挂75件的3组铸件粘砂和脉纹缺陷比例小,且抛丸效果最好的是外圈不挂件的3组,不
表3  4种挂件方式与粘砂、脉纹铸件件数的关系统计
表3  4种挂件方式与粘砂、脉纹铸件件数的关系统计

合格比例仅为 13.33%,比原工艺(66.67%)降低了 53.34%;且外圈不挂的 3 组中,抛丸处理时间为7 min 的抛丸效果最好。

2.2.2、挂件层数对铸件抛丸效果的影响:
   表 4 是挂件层数的铸件抛丸效果的统计结果。由表 4 可见,顶部 A 层的抛丸效果最差,其中 #4 方案的 2 件粘砂清理不干净的铸件都在 A层。
 
2.2.3、挂件部位对铸件抛丸效果的影响:
   表 5 是不同挂件部位的铸件抛丸效果统计结果。由表 5 可见,#1~#12 方案中,外部挂件导致的粘砂和脉纹缺陷的铸件共 114 件,是内部和中部挂件返修件数量之和。从外、中、内3个吊笼挂件部位可以看出,无论是脉纹还是粘砂,外部挂件的数量和比例都是最高的,说明外部挂件的抛丸效果最差。

2.2.4、吊笼 #1~#5 杆对铸件抛丸效果的影响:
   表 6 是吊笼 #1~#5 杆上铸件返修情况统计,由表 6 可见,由于吊笼在亚美体育内先顺时针旋转,再逆时针旋转,且时间相同,所以在 #1~#5 杆位置上的铸件返修情况基本相同,抛丸效果的差异不大。

2.3、抛丸电流对铸件粘砂的影响:
   对比 #1、#13 和 #14 试验方案,增加或减少抛丸电流对抛丸效果影响不大,当电流加大后,抛丸效果反而要退步,清理不掉的脉纹和粘砂比例达到 64%。
   加大抛丸电流后,不仅外部的抛丸效果不好,中部和内部的抛丸效果也随之变差,分析认为,电流加大后,钢丸速度加快,撞击工件后改变
表 4 每层挂件抛丸效果的统计
表 4 每层挂件抛丸效果的统计
表5 不同挂件位置的铸件抛丸效果统计
表5 不同挂件位置的铸件抛丸效果统计
表6 吊笼 #1~#5 杆上铸件抛丸效果统计
表6 吊笼 #1~#5 杆上铸件抛丸效果统计
了钢丸的正常方向,导致抛丸效果变差。

3、生产验证:
   根据试验经验,重新制定抛丸工艺并应用,结果表明,2013年全年二次抛丸返修率为17.9%,较2012 年降低了 8.9%。

4、结论:
   通过一系列的工艺改进试验及生产验证,得出如下结论:
(1)合理的挂件方式能很好地降低铸件表面粘砂状况,对粘砂和脉纹比较多的特殊结构铸件,吊笼外圈与顶层不能挂件。
(2)延长抛丸处理时间对铸件抛丸质量的作用不明显,而将抛丸时间缩短至300 s 以下,抛丸质量会变差,比较合理的抛丸处理时间为 360~480 s,其中抛丸时间为 420 s 时效果最好。
(3)亚美体育电流需控制在一定范围内,超过范围后,加大抛丸电流不会改善抛丸质量,反而会增加丸料与设备损耗,浪费资源和人力,目前笔者公司较为合理的抛丸电流为30±2 A。

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