汽车配件的轻量化设计,除了采用有色金属减轻零件重量外,部分铸铁件也可在原有产品基础上进行轻量化改进。碳硫分析仪的应用,为检测铸铁轮毂轻量化改进提供了帮助。
铸铁件产品的轻量化改进,在保证产品装配尺寸不变的情况下,对产品结构进行优化设计,使其力学性能更趋合理,同时进一步提高铸件的内在品质,减轻零件重量,使其在同等使用条件下能够安全运行。这已是很多客户追求的目标。这不但能够减轻汽车本身自重,同时对节能减排意义重大。
改进措施:
(1)选用优质原材料,如废钢锈蚀少,且为型材废料,严禁合金钢混入。生铁w(Ti)≤0.05%,钛反球化。在球铁中即使有少量的钛,也会导致形成变态石墨,并使镁处理后对断面的敏感性增高,导致断后伸长率和冲击韧性降低,同时抗拉强度和屈服强度也随之下降。所以减少干扰球化元素含量是选择球铁炉料首先考虑的问题。回炉料要清净型砂后投炉,由于感应电炉熔炼时会产生强烈的电磁搅拌现象,使得铁液成分和温度都比较均匀,但铁液中的杂质不易上浮去掉,因而要求炉料要尽量洁净,防止铸件内部有夹杂物,影响铸件强度。
(2)w(S)量高严重消耗球化剂量,加速球化衰退,将原铁液w(S)0.035%降到0.02%以下。原铁液经过碳硫分析仪进行分析,当w(S)超过0.02%时,用纯碱(Na2CO3)进行脱w(S),原铁液出炉温度在1520-1550℃范围内。纯碱加入量根据原铁液碳硫分析w(S)含量高低而定。一般在1.5-2.0%左右。将纯碱放在1t球化包包底,从炉中向包内出铁,利用铁液冲入而进行搅拌。
(3)球化处理:球化处理采用喂丝法。近年来喂丝球化技术在国内很多厂家均有应用。喂丝球化技术是一种利用自动化喂丝装置,将稀土镁合金包芯线以一定的速度和长度,连续均匀地插入到加盖的铁液球化包底部的适当位置启爆,在适宜的铁液温度及高度压力下进行稳定、受控的球化处理工艺方法。喂丝球化处理工艺可大批吃掉回炉料。
(4)孕育处理:原工艺从炉中出铁前将一次孕育的75SiFe放到球化包包底改为球化后加入。一次孕育剂加入量0.2-0.4%。增加一道倒包工序,在倒包过程中加入一次孕育剂。这样将球化处理和孕育处理分开。因为球化处理后铁液的过冷度达到最大,这时孕育最为有效,可避免碳化物的产生。将原75SiFe随流孕育剂换成钡硅孕育剂,钡硅孕育剂的化学成分为w(Si)60-70%,w(Ba)7-11%,w(Ca)0.4-2.0%。 钡可有效延长孕育时间防止孕育衰退。从球化处理完1t铁液在10分钟内浇注完毕。
(5)为使铸件缩松级别小于2级,在铸件腔内设置保温冒口进行补缩。
碳硫分析仪在汽车轮毂轻量化工艺改进中的应用
汽车轮毂在原产品基础上进行轻量化设计后,单件重量比原产品轻,在提高产品内在质量的前提下,同样能达到安全使用性能。其措施如下:
1、选用优质原材料,减少炉料中反球化元素。
2、球化处理与孕育处理分步进行。球化处理后增加倒包工序,在倒包过程中添加一次孕育剂,降低球化后铁液的过冷度,避免铸态球铁产生碳化物。
3、原铁液的w(S)≤0.02%,这样可减少球化剂消耗量并球化后快速扒渣,防止回硫。
4、随流孕育剂使用含w(Ba)的长效孕育剂,防止孕育衰退。
5、设置保温补缩冒口,降低高品质区缩松级别。