Gjutning av bandsko är en kritisk komponent i elektriska spadar, som står för 10 % till 15 % av den totala utrustningens vikt. Som den gångande delen av gruvutrustning fungerar den i tuffa miljöer och upplever komplexa och varierande stressförhållanden, vilket snabbt leder till slitage, deformation och till och med brott på bandskon. Stora utrustningsbandskor byts vanligtvis ut i grupper, med höga utbyteskostnader. Därför måste bandskor ha omfattande prestandaegenskaper såsom hög hållfasthet, slitstyrka, slagtålighet och utmattningsbeständighet. För närvarande inkluderar materialen för bandskogjutgods främst högmanganstål, låglegerat stål etc., med många modeller utomlands som väljer bandskor med låglegerat stål.
Låglegerat stål behåller slitstyrkan samtidigt som det ger bättre total prestanda än högt manganstål. Tillsats av legerade element i låglegerat stål minskar emellertid legeringens värmeledningsförmåga. Det utökar stelningsområdet, vilket gör det mer benäget att generera betydande spänningar under stelningen, vilket leder till sprickbildning. Qiming Casting har undersökt gjutningsprocessen för bandskor av låglegerat stål och stött på problem som sprickor och sand som fastnar under provproduktion. Som svar på dessa problem optimerar den här artikeln gjutningsprocessen för bandskor, eliminerar gjutdefekter och producerar kvalificerade bandskogjutningsprodukter.
Analys av tekniska krav på bandskor och svårigheter i gjutningsprocessen
Tekniska krav
Kemisk sammansättning
Bandskorna är gjutna av höghållfast låglegerat stål och har god slitstyrka och slagtålighet. Det specifika materialet är modifierat enligt AS-1444-Grade4320. Den kemiska sammansättningen visas i tabell 1.
Tabell 1. Krav på kemisk sammansättning wb/% | ||||||||||
C | Si | Mn | S | P | Mo | Ni | Cu | Al | V | |
Min. | 0.21 | 0.3 | 0.8 | 0 | 0 | 0.4 | 1.4 | 0.03 | 0 | |
Max. | 0.25 | 0.6 | 1.1 | 0.035 | 0.035 | 0.45 | 1.7 | 0.3 | 0.06 | 0.03 |
Kvalitetskrav
Baserat på användningsförhållandena för olika strukturella delar av bandskon är den uppdelad i kritiska och icke-kritiska områden. De kritiska områdena är de områden som omges av polylinjen i figur 1 och stiftöradelarna. Under provproduktion måste gjutgodset genomgå övergripande visuella, dimensionella, magnetiska partikel- och ultraljudsinspektioner. Efter bearbetning måste stifthålen genomgå penetrantinspektion på den bearbetade ytan. Efter värmebehandling måste proverna även dissekeras efter behov, med de dissekerade platserna som visas i figur 1. Efter dissektion utförs penetrant-, magnetiska partikel-, ultraljuds- och radiografiska inspektioner på de dissekerade ytorna. Ytfinishen på gjutgodset bör uppfylla kraven i ASTM A802 visuella inspektionsstandarder, och gjutytan bör inte ha sandklibbning eller oxidskinn. Ultraljudsinspektion utförs enligt AS2574-2000 – Castechs ultraljudsinspektionsstandarder, med krav på första nivån för kritiska områden och andranivåkrav för icke-kritiska områden. Radiografisk inspektion utförs enligt ASTM E94 – Standardguide för radiografisk undersökning, med defekter i kritiska områden A, B och C begränsade till mindre än 2:a klass, medan defekter i D, E och F inte är tillåtna. I icke-kritiska områden bör defekter i A och B vara mindre än 2:a klass, C mindre än 3:e klass och D, E och F defekter är inte tillåtna. På grund av hårda kvalitetskrav på gjutgods ställs höga krav på gjutningsprocessen.
Analys av gjutprocesssvårigheter
Produktens strukturegenskaper
Bandskon är en kritisk komponent i den elektriska spaden, som visas i figur 2. Den här produktens individuella vikt är 909 kg, med totala dimensioner på 1,400 760 mm x 430 mm x 190 mm. Produkten har betydande variationer i väggtjocklek, med en maximal tjocklek på 40 mm och en minsta tjocklek på 70 mm, med huvudtjockleken från 120 mm till 2 mm. Det finns tre stifthål på varje sida av bandskon, som kräver bearbetning. Att använda produktens tredimensionella grafik möjliggör en tydlig observation av gjutningens inre struktur. Bandskon kan delas in i flera av varandra oberoende regioner, inklusive den centrala kedjehjulsbommen, sexstiftsöron och tretton stora bågar som förbinder stiftöronen med kroppen, som visas i figur 3. Det utmanande tvärsnittet visas i figuren XNUMX.
Spricktendensanalys
Egenskaperna hos legeringar, plötsliga förändringar i väggtjocklek och begränsad krympning kan alla öka tendensen hos gjutgods att utveckla sprickor. Legeringsgjutgods med hög härdbarhet är benägna att bilda martensit under svetsning, vilket gör sprickor svåra att reparera och producerar till och med produktskrot. Därför är det en avgörande aspekt av processdesign att minska förekomsten av sprickor i spårskogjutgods. Enligt analysen av gjutstrukturen är det känt att bågdelen som förbinder stiftöronen med kroppen är det område där gjutningen med största sannolikhet kommer att hindras av sandformen under stelning. Detta område genomgår betydande väggtjockleksvariationer och är det mest mottagliga området för sprickbildning i gjutgodset, vilket kräver särskild uppmärksamhet vid processdesign.
Gjutprocessdesign av bandsko
Grundläggande produktionsvillkor
Processen involverar användning av sandformning av fenolharts och kärntillverkning och smältning av legeringen i en 2-tons medelfrekvent ugn. Maskingjutning antas, med kärnor tillverkade manuellt. En alkoholhaltig zirkoniumsilikatpulverbeläggning appliceras på arbetsytorna på sandformarna och kärnorna.
Val av skiljeyta
Bandskon är gjord av låglegerat stål, och dess vätskekrympnings- och stelningskrympningsprocesser kräver att en viss mängd smält stål förbrukas, och måste därför fyllas på genom stigrör till gjutgodset. Trackskons slitbaneyta, kedjehjulsbov och stiftöron är kritiska områden och bör placeras i botten av formen först. Samtidigt underlättar placeringen av den stora plana ytan i toppen av formen arrangemanget och rengöringen av stigrör. För att förenkla kärnstrukturen och underlätta avlägsnandet av kärnan är avskiljningslinjen utformad i det plan där mitten av stifthålet är placerat. Det förenklade gjutprocessdiagrammet visas i figur 4.
Sand kärna design
Baserat på den fastställda skiljelinjen, utförs sandkärnans design för bandskogjutningen, som visas i figur 5. Sandkärnorna för de sex yttre stifthålen är cylindriska till sin struktur, vilket är enkelt och lätt att tillverka. Den inre hålighetens sandkärna är överlag L-formad. Ett stort kärnhuvud är placerat vid svansen för att ge positionering och fixering, medan ett cylindriskt kärnhuvud är placerat vid huvudet för extra positionering och fixering, vilket förhindrar förskjutning och flytning av sandkärnorna.
Riser och kyljärn layout
De viktigaste hotspotsna på bandskon är den centrala kedjehjulsbommen och anslutningspunkterna för stiftöronen till kroppen, totalt 7 till antalet. Genom att placera frossa, kombineras de heta punkterna på kedjehjulet och dess sidor till en het punkt. Frossa placeras vid den nedre delen och sidorna av stiftöronen för att tillåta två yttre hot spots att dela en stigare. Därför krävs endast 3 stigare för gjutningen, som visas i figur 6.
Gating systemdesign
Gjutportsystemet är den passage genom vilken smält stål fyller gjutformens hålighet. Ett väldesignat grindsystem kan minska hastigheten för smält stål som kommer in i formhåligheten, minska turbulensen, minimera ståloxidation, förbättra gjutningsprocessens jämnhet, minska sannolikheten för porositet och mildra påverkan av smält stål på sandformen , vilket minskar risken för gjutfel. Grindsystemet för bandskogjutningen visas i figur 7, med sektionsareaförhållandena för varje komponent bestämda genom beräkningar enligt följande: A Rak : A Tvärgående : A Inre = 1 : 1.12 : 1.43, vilket utgör ett öppet hällsystem.
Chromite Sand Design
Jämfört med kiseldioxidsand har kromitsand högre eldfasthet, vilket kan minska tendensen att gjutsand fastnar på placeringsområdena. Dessutom kan kromitsand accelerera stelningshastigheten för placeringsområdena, vilket gör det möjligt för gjutytan i dessa områden att etablera styrka snabbare, vilket minskar tendensen till sprickbildning. Av bandskons struktur är det uppenbart att bågdelen som förbinder stiftöronen med kroppen hindras av sandformen under gjutningens stelning, vilket resulterar i betydande påkänningar. I kombination med den stora väggtjockleken i detta område är hållfasthetsbildningen relativt långsam, vilket gör det benäget att spricka. Därför bör kromitsand placeras i detta område för att minska sprickbildning, som visas i figur 6.
De regioner där kylningar placeras på gjutytan och de omgivande områdena upplever betydande temperaturgradienter under stelningen av metallvätskan, vilket leder till krympspänning. Särskilt, att placera kylningar runt tjocka delar av gjutgodset genererar betydande spänningar, som lätt kan överstiga styrkan hos metallvätskefilmen, vilket orsakar sprickdefekter. Att placera kromitsand med goda värmelagringsegenskaper mellan gjutgodset och kyla kan förhindra sprickbildning. Därför placeras kromitsand, 10~20 mm tjock, runt kylan i tjocka sektioner av gjutningen, i processdesignen av gjutning av spårsko.
Förutsägelse av gjutningsprocessens genomförbarhet
Fyllningsprocesssimuleringsanalys
Figur 8 visar fyllningsprocessen för bandskogjutningen. Efter 1 sekund efter gjutning börjar det smälta stålet att fylla gjutformens hålrum, med en liten mängd stänk som uppstår när vätskan kommer in, som visas i figur 8a. Därefter fyller den smälta metallen gjutformens hålighet, med början från gjutstyckets bottenplan. Efter att bottenplanet är fyllt fylls det smälta stålet gradvis uppåt i lager, och fyllningsprocessen fortskrider smidigt. Under fyllningsprocessen kan det observeras från temperaturen att områdena där kylningar placeras har den lägsta temperaturen, följt av kanterna på gjutgodset.