大型圓錐破碎機廣泛應(yīng)用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學(xué)工業(yè)等眾多行業(yè)，隨著各行業(yè)對圓錐破碎機的需求與日劇增，對破碎機的質(zhì)量、性能要求也越來越高。主機架是圓錐破碎機中重要的大型鑄件之一，該鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)工藝難，很容易出現(xiàn)凝固、變形、縮松、縮孔缺陷等問題，嚴(yán)重影響破碎機的質(zhì)量，并增加生產(chǎn)成本。本文通過優(yōu)化圓錐破碎機主機架鑄造工藝， 主機架鑄造過程中的系列問題，保證了主機架正常生產(chǎn)的同時也提高了破碎機質(zhì)量。

原工藝及問題分析

1、初始工藝

大型圓錐破碎機主機架輪廓尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勻壁較多。從主機架鑄件結(jié)構(gòu)分析，確定主機架鑄件的分型方案。將腰帶處最小壁厚處和下面大法蘭處設(shè)計為分型面；按照主機架鑄件順序凝固方式進行設(shè)計補縮方式。從結(jié)構(gòu)上分析，上、下兩法蘭處都存在大熱節(jié)，沿同一方向上 順序凝固比較困難，因此從中間腰帶處設(shè)計冷鐵，在上下兩法蘭處設(shè)置補縮冒口；澆注方式，采用底返式澆注系統(tǒng)，即通過直澆道和橫澆道把鋼液引到主機架鑄件底部，再由內(nèi)澆口從底部注入型腔。

2、發(fā)現(xiàn)問題

在實際生產(chǎn)中，按初始工藝進行造型、澆注。在腰帶處發(fā)現(xiàn)有大量縮松出現(xiàn)，同時中間軸孔處主機架鑄件硬度達(dá)不到技術(shù)要求。

3、分析問題原因

主機架鑄件從澆注溫度冷卻到室溫的過程中，要經(jīng)歷三個相互聯(lián)系的收縮階段，即液態(tài)收縮、凝固收縮（液-固相線體積收縮）、固態(tài)收縮。凝固學(xué)認(rèn)為，液-固相線之間的體積收縮是形成縮孔及縮松的主要階段。容積大而集中的孔洞稱為縮孔；細(xì)小而分散的孔洞稱為縮松。當(dāng)液體補縮通道暢通、枝晶沒有形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（枝晶骨架）時，體積收縮表現(xiàn)為集中縮孔且位于主機架鑄件可流動單元的上部；而當(dāng)枝晶形成骨架時，宏觀補縮通道被堵塞，這時被枝晶分割包圍的液體部分其體積收縮表現(xiàn)為縮松（枝晶范圍內(nèi)）。

宏觀角度上認(rèn)為圓錐破碎機主機架其腰帶處壁厚比較均勻，工藝設(shè)計的補縮冒口又設(shè)置在上下法蘭加工面處，主機架鑄件腰帶處沒有金屬補貼（此面為非加工面），未能形成良好的楔形補縮通道，導(dǎo)致冒口的垂直有效補縮距離不夠，主機架鑄件壁中心處在凝固過程中出現(xiàn)縮松。

從凝固學(xué)角度分析，主機架澆注完畢后，隨著溫度的降低，鋼液體積開始收縮。當(dāng)主機架鑄件處于液態(tài)，金屬液沒有枝晶形成，主機架鑄件補縮通道暢通，金屬液流動性好，發(fā)生液體收縮時冒口中的鋼液可以充分補縮。隨著溫度進一步降低，進入液-固轉(zhuǎn)變區(qū)，此時主機架鑄件主要發(fā)生凝固收縮，液體體積變化很大，主機架鑄件補縮主要靠質(zhì)量補縮、枝晶間補縮、爆炸充填這三種模式。

軸孔處主機架鑄件硬度達(dá)不到技術(shù)要求，主要是因為此件其他部位硬度不高，只有此部位硬度要求高。

工藝改進措施

工藝改進的思路是，從縮松發(fā)生部位起采取工藝措施，保證朝向冒口的楔形補縮通道暢通。

1、圓錐破碎機主機架中腰帶處距頂冒口太遠(yuǎn)，冒口的補縮梯度不夠，通過模數(shù)計算，增加工藝補貼，加大補縮通道，使補縮通道遲于熱節(jié)部位凝固，使主機架鑄件 順序凝固。改進后在冒口與熱節(jié)之間增加了工藝補貼，從而 避免了縮松的發(fā)生。

2、增大冒口有效補縮距離，增大冒口補縮距離有兩種方式，即增大冒口、放置冷鐵。但生產(chǎn)中有時發(fā)現(xiàn)，在兩個冒口之間（冒口本身距離較近）會發(fā)生縮松。這是因為兩個冒口對該處產(chǎn)生了熱干擾，延長了該處的凝固時間所致；還有可能是因為兩個冒口通過該處互相流通，使此處和冒口同步凝固，后期得不到補縮出現(xiàn)了縮松。因此，本工藝修改時，在上下法蘭冒口之間設(shè)置冷鐵，將冷鐵放置在最小壁厚處，增大末端區(qū)。

3、通過局部熱處理，使該處主機架鑄件硬度達(dá)到技術(shù)要求。

通過對原工藝的研究，從理論上分析了圓錐破碎機主機架鑄件產(chǎn)生縮松的原理。從鑄造可行性方面提出了主機架鑄件的合理結(jié)構(gòu)，既保證了主機架的質(zhì)量又不影響產(chǎn)品性能。上文的改造工藝為礦山機械中主機架、下機架等系列產(chǎn)品鑄件的縮松的工藝提出了上佳的 方案。

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