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  • 我國機床鑄件生產中的問題與差距

    時間:2019-08-16 15:17 作者:東建鑄造 點擊:
    長期以來,我國機床鑄件的材質是灰鑄鐵,并已制訂了灰鑄鐵的標準。為什么機床行業還要制訂機床鑄件的行業標準呢?這是因為作為工作母機的機床對鑄件有著特殊的要求:高的抗拉強度、高的彈性模量、良好的導軌耐磨性、優良的尺寸穩定性、良好的減振性、較好的加工性、較高的尺寸精度與表面光潔度。
    機床鑄件的這些性能直接影響著機床質量。我國的機床質量與世界水平還有相當差距,可從我國機床的進出口情況反映出來。我國的機床生產數量雖是世界一,但擋不住進口,目前我國機床進口占世界機床進口的23%,即機床進口也是世界一,尤其是在數控機床方面,進口數量很大。在機床出口方面差距更大,世界機床主要生產國的機床出口量與生產機床總量的比重為50%以上。我國作為機床產量世界一的大國,機床進出口的這種狀況說明我國機床在質量與性能水平上與先進國家相比仍有較大的差距。
    影響機床質量的因素是多方面的,占機床重量70%~80%的機床鑄件質量是重要因素之一。隨著我國數控機床的發展,對機床鑄件的質量要求日益提高。國內機床鑄件存在的問題與差距主要有以下方面。
    ①鑄件強度。國內機床鑄件強度的提高是在大幅降低碳當量下達到的。因此,在生產低碳當量的HT300,HT350時,因收縮增加導致的縮松,因鑄造應力增加引起的變形,因硬度增加導致加工性能的惡化是生產高牌號機床鑄件經常發生的問題。將縮松、變形列為有生產難度的企業占36%~45%。一些企業將縮松、變形、尺寸精度穩定性列為較需要解決的問題之一。在灰鑄鐵中,鑄鐵的力學性能與鑄造性能是相互矛盾的。高碳當量、高強度是機床鑄件的發展方向,目前國內尚有較大差距。下面列舉的薄壁化、尺寸穩定性、減震性、加工性等存在的問題,皆與國內機床鑄件的低碳當量有關,在低碳當量下獲得高強度是我國機床鑄件的首要差距。
    (2)鑄件的薄壁化。我國機床的重量比國外約重8%~10%,機床鑄件主要壁厚也大于國外。國外中等機床鑄件的主要壁厚已達1425mm,小型機床已達8一12mm。國內低碳當量高強度灰鑄鐵是實現薄壁化及機床輕量化的重要障礙。在“現代機床的發展對機床鑄件的要求哪些方面提高了”一欄中,填寫“薄壁化”的企業占72%。
    (3)尺寸精度穩定性。低碳當量高強度的灰鑄鐵導致了內應力的增加。碳當量越低,內應力越高,變形也越大。有81%的企業認為機床鑄件高強度、高剛度與低應力矛盾是急需解決的難題。低碳當量、低Si/C比是造成內應力增加的重要原因之一。
    (4)減振性。近50年來,機床的加工精度提高了100倍,發達國家的機床已進入亞微米、納米級的水平,對機床鑄件的尺寸精度穩定性及減振性有較高的要求。同等強度下,高碳當量的灰鑄鐵較低碳當量的減振性,因為片狀石墨在應力下產生的微觀塑性變形與位錯加速了振動的衰減,較多的石墨有利于減振性的提高。
    (5)加工性能。低碳當量高強度灰鑄鐵使機床鑄件加工性能惡化,有45%的企業認為高強度與切削性能協調是急需解決的難題。在同強度下,具有較低的硬度是我們希望的,但在低碳當量高強度下是難以達到的。
    (6)大型化。重型機床的發展使機床鑄件向大型化方向發展,生產40~150t的重型鑄件日益增多。有72%的企業認為現代機床對機床鑄件在大型化方面的要求提高了。因生產大斷面、大噸位鑄件導致強度低、硬度低、截面敏感性差、組織不均勻的問題時有發生,尤其是生產灰鑄鐵重型鑄件時,其碳當量的降低,致使縮松、內應力增加,薄壁處滲碳體增多及裂紋等傾向更為突出。大型鑄件的試棒性能與本體性能相差甚遠,往往試棒合格,而本體鑄件石墨粗大,性能下降,導軌組織不均勻,導致淬火后硬度不均,并產生微裂紋。大型鑄件一般不會輕易報廢,故焊補、修補工作量加大,回用品增多,質量下降。
    (7)消除鑄造應力的時效處理。采用熱時效的企業占70%,振動時效的占20%,自然時效的占10%。在時效過程中,時效不到位,時效流于形式,甚至有增加新應力及熱時效后斷裂的現象。用熱時效消除鑄造應力的效果與升溫速度、保溫溫度、降溫速度關系密切,執行不到位往往事倍功半。退火窯內的溫度差應為120℃,溫差過大導致鑄造應力增加,工件在退火窯中的擺放方式,放置位置也與消除應力關系密切,執行不到位,效果相差甚遠。
    (8)球墨鑄鐵材質。隨著大型數控機床的發展,球墨鑄鐵機床件的數量急劇增加。該材質在增加機床鑄件強度、剛度的同時,減輕了機床重量,但因球墨鑄鐵材質制造的特殊性,也帶來了縮松,夾渣,球化不良等一系列問題。機床球墨鑄鐵件往往是大件,同樣存在大斷面球鐵易產生的種種問題。目前生產40~150t的球墨鑄鐵機床件日益增多,目前國內生產的大噸位,大斷面球墨鑄鐵件有很多是用在機床上的。大斷面球墨鑄鐵件產生的球化衰退、組織異常、石墨球數減少、形狀畸變及球化衰退等問題時有發生。
    (9)彈性模量。國內企業未列入內控指標。
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