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4RB020101缸体铸件是一拖集团LR-M/N型四缸发动机机体铸件,是一种采用干式缸套的发动机机体铸件,主要为一拖集团大型轮式拖拉机、收割机等农机配套。4RB020101缸体铸件因其结构复杂,在缸体铸造生产过程中主要存在气孔、水套芯断以及铸件机械性能不均匀,厚大部位硬度低,薄壁部位硬度高,石墨形态和珠光体含量不能满足要求等问题。
本论文以4RB020101缸体典型铸造缺陷分析和铸造工艺改进为研究对象,对水套芯子结构进行了改进、选用了新型覆膜砂工艺、改进主体芯子的排气通道,为解决缸体气孔、水套芯子断等问题进行探讨;本论文还研究了硅铁孕育剂、稀土铬锰硅孕育剂、硅钡孕育剂在缸体铸造过程中的应用,研究了不同孕育剂对发动机缸体铸件机械性能和石墨形态、珠光体含量等金相组织的影响,通过实验分析探讨获得均匀、稳定的缸体金相组织及机械性能的方法;探讨了在原材料和熔炼工艺稳定前提下,高温熔炼对获得高质量铸件的影响。
研究表明,选用适当的覆膜砂生产缸体水套芯,同时通过采用金属支架和局部增厚水套芯,在缸体主体芯组装后增加防跑火措施和增加排气措施对解决缸体铸件气孔、芯子断有显著效果;硅钡孕育剂与75硅铁孕育剂、稀土铬锰硅孕育剂相比更有利于铸件本体形成A型石墨,特别是在消除缸体铸件薄壁处硬度高和加工困难的问题有明显优势;为提高缸体铸件强度使用硅钡孕育剂与铬、铜、锡等合金元素配合的方法,可以获得铸件金相组织稳定、机械性能可靠的发动机缸体铸件;实际生产表明在冲天炉与感应电炉双联熔炼过程中,保证冲天炉出铁温度达到1470℃以上时,对消除生铁的石墨形态遗传,稳定获得缸体铸件A型石墨和95%以上的珠光体,较高的铸件强度是必不可少的条件。
本文通过对水套芯、铁水孕育和合金化及铁水熔炼温度的工艺改进,解决了4RB020101缸体在生产过程中存在的气孔、芯子断和金相组织、机械性能不能满足要求的问题。