一、原材料質(zhì)量控制：從源頭規(guī)避先天缺陷

1. 生鐵（原料鐵）
   • 優(yōu)先選用低硫、低磷的煉鋼生鐵或鑄造生鐵（如 Q10、Q12），要求 S≤0.03%、P≤0.07%（P 過高會導(dǎo)致鑄件脆化，S 會消耗球化劑并阻礙石墨球化）。
   • 控制微量元素含量：Pb（鉛）、Ti（鈦）、Bi（鉍）等 “反球化元素” 需嚴格限制（如 Pb≤0.003%），此類元素會附著在石墨球表面，導(dǎo)致球化衰退、石墨畸變（如呈團絮狀或不規(guī)則狀）。
2. 廢鋼
   • 選用潔凈廢鋼（如優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼廢鋼），避免混入合金鋼廢鋼（含 Cr、Ni、Mo 等元素可能影響球化效果）或帶油污、銹蝕的廢鋼（油污燃燒產(chǎn)生 CO/CO?，易導(dǎo)致氣孔；銹蝕帶入 O?，增加夾雜物）。
   • 廢鋼加入比例通?？刂圃?10%-30%，過高會導(dǎo)致鐵水碳含量過低，需額外增碳，增加工藝復(fù)雜度。
3. 球化劑與孕育劑
   • 球化劑：常用Mg-Si 系合金（如 Mg4SiFe、Mg5SiFe），根據(jù)鐵水總量精準控制加入量（通常 0.8%-1.2%），Mg 含量過低會導(dǎo)致球化不良，過高則易產(chǎn)生 MgO 夾雜物和皮下氣孔。
   • 孕育劑：以Si-Fe 合金為主（如 75SiFe），部分場景搭配稀土孕育劑（改善石墨分布），加入量 0.6%-1.0%，需確保均勻分散（避免局部孕育不足導(dǎo)致白口或石墨粗大）。
   • 存儲要求：球化劑、孕育劑需防潮、防氧化（氧化后有效成分降低，影響球化 / 孕育效果），開封后盡快使用。

二、熔煉過程控制：確保鐵水質(zhì)量與球化穩(wěn)定

1. 熔煉設(shè)備選擇
   • 優(yōu)先采用中頻感應(yīng)電爐（容量≥10t，適配大型鑄件需求），其優(yōu)點是升溫快、溫度均勻、成分易調(diào)控，且避免沖天爐熔煉時的硫含量波動（沖天爐易吸入焦炭中的硫）。
   • 爐襯維護：定期檢查爐襯厚度（避免燒穿導(dǎo)致鐵水污染），熔煉前需預(yù)熱爐襯至 800℃以上（防止鐵水驟冷導(dǎo)致成分偏析）。
2. 鐵水化學(xué)成分管控
   • 核心成分目標：C（3.5%-3.9%，保證石墨析出充足，降低收縮傾向）、Si（2.4%-2.8%，促進石墨球化，改善韌性）、Mn（0.3%-0.6%，固溶強化基體，過高易導(dǎo)致珠光體過多、韌性下降）、S（≤0.02%）、P（≤0.06%）。
   • 在線檢測：采用直讀光譜儀實時分析鐵水成分，熔煉過程中每 30 分鐘取樣一次，偏差超限時通過增碳劑（如石墨增碳劑）、硅鐵調(diào)整 C、Si 含量，通過錳鐵調(diào)整 Mn 含量。
3. 鐵水溫度控制
   • 熔煉溫度：1480-1550℃（溫度過低會導(dǎo)致鐵水流動性差，易產(chǎn)生澆不足；過高則會加劇 Mg 元素燒損，導(dǎo)致球化衰退，且增加氧化夾雜物）。
   • 澆注溫度：根據(jù)鑄件壁厚調(diào)整，通常比液相線高 50-80℃（如壁厚≥100mm 時，澆注溫度 1380-1420℃），需用熱電偶測溫儀在澆包內(nèi)實時監(jiān)測，避免溫度波動超 ±20℃。
4. 球化與孕育工藝控制
   • 球化工藝：常用 “沖入法”（將球化劑置于澆包底部，覆蓋生鐵屑 / 硅鐵，鐵水沖入后通過高溫反應(yīng)釋放 Mg），需控制鐵水沖入速度（過快易導(dǎo)致 Mg 劇烈燃燒，過慢則反應(yīng)不充分），且澆包需預(yù)熱至 400-600℃（防止 Mg 遇冷液化流失）。
   • 孕育工藝：采用 “隨流孕育 + 型內(nèi)孕育” 雙重孕育（大型鑄件必選）—— 隨流孕育（鐵水澆注時在澆道內(nèi)加入孕育劑，確保均勻性）、型內(nèi)孕育（在鑄件熱節(jié)處放置孕育塊，防止局部白口），避免單一孕育導(dǎo)致的孕育衰退。
   • 球化效果檢查：每爐鐵水澆注前取 “三角試塊”，冷卻后觀察斷面：合格試塊應(yīng)無白口、石墨呈圓整球狀（通過 100 倍金相顯微鏡觀察，石墨球化級別需達 GB/T 1348-2019 中的**≥4 級**）。

三、造型與制芯質(zhì)量控制：避免鑄件外形 / 內(nèi)部缺陷

1. 砂型 / 砂芯材料控制
   • 原砂：選用高純度石英砂（SiO?≥98%），粒度 50-100 目（粒度過粗易導(dǎo)致鑄件表面粗糙，過細易導(dǎo)致砂型透氣性差，產(chǎn)生氣孔），含泥量≤0.5%（泥分過高會降低砂型強度，導(dǎo)致沖砂缺陷）。
   • 粘結(jié)劑：樹脂砂用酚醛樹脂 + 固化劑（控制樹脂加入量 1.2%-1.8%，固化劑 0.3%-0.5%，過多易產(chǎn)生游離甲醛，澆注時分解為氣體導(dǎo)致氣孔）；水玻璃砂用水玻璃 + CO?硬化（水玻璃模數(shù) 2.4-2.8，加入量 5%-8%，避免硬化不足導(dǎo)致砂型潰散）。
2. 砂型 / 砂芯工藝參數(shù)
   • 透氣性：砂型透氣性需≥80（通過透氣性測定儀檢測），大型鑄件需在砂型頂部、熱節(jié)處設(shè)置排氣孔（直徑≥10mm，深度至鑄件表面），避免澆注時氣體無法排出導(dǎo)致氣孔。
   • 強度：濕態(tài)抗壓強度≥0.2MPa，干態(tài)抗壓強度≥1.5MPa（通過砂型強度儀檢測），防止砂型在搬運、澆注時變形或沖砂（沖砂會導(dǎo)致鑄件表面夾砂或內(nèi)部砂眼）。
   • 尺寸精度：采用數(shù)控砂型機床制作砂型，確保砂型尺寸偏差≤±1mm/m（大型鑄件需制作專用工裝定位，避免合型錯位導(dǎo)致鑄件壁厚不均）。
3. 合型與涂料控制
   • 合型：合型前清理砂型 / 砂芯表面浮砂（浮砂易混入鐵水形成夾雜物），合型后用螺栓緊固砂箱（防止?jié)沧r砂箱脹開導(dǎo)致鑄件飛邊或尺寸超差），必要時在分型面涂抹密封膏（防止鐵水滲漏）。
   • 涂料：砂型 / 砂芯表面需涂刷醇基石墨涂料（厚度 0.5-1.0mm），涂料需均勻無漏涂（作用是隔離鐵水與砂型，防止粘砂；同時改善鑄件表面光潔度），涂刷后需烘干（烘干溫度 80-120℃，時間 2-4h，避免涂料中水分殘留導(dǎo)致氣孔）。

四、澆注與凝固過程控制：減少縮孔縮松與裂紋

1. 澆注系統(tǒng)設(shè)計
   • 類型：采用 “底注式 + 階梯式” 澆注系統(tǒng)（底注式避免鐵水沖刷砂型，階梯式實現(xiàn)分層充型，減少氧化），橫澆道截面積需≥內(nèi)澆道總面積的 1.2 倍，內(nèi)澆道需均勻分布（避免局部鐵水充型過快導(dǎo)致卷氣）。
   • 擋渣：在澆口杯內(nèi)設(shè)置過濾網(wǎng)（陶瓷過濾網(wǎng)，孔徑 5-8mm），橫澆道末端設(shè)置集渣包（容積≥鑄件總重量的 5%），防止熔渣（如 MgO、SiO?）進入鑄件形成夾雜物。
2. 凝固工藝優(yōu)化
   • 冒口設(shè)置：在鑄件熱節(jié)處（如法蘭、輪轂中心）設(shè)置保溫冒口（冒口直徑≥熱節(jié)直徑的 1.2 倍，高度≥直徑的 1.5 倍），采用發(fā)熱冒口套（延長冒口凝固時間，確保冒口內(nèi)鐵水優(yōu)先補充鑄件收縮），避免縮孔縮松（通過 ProCAST 等凝固模擬軟件預(yù)判熱節(jié)位置，優(yōu)化冒口尺寸）。
   • 冷鐵使用：在鑄件壁厚差異大的部位（如筋板與本體連接處）放置外冷鐵（鑄鐵冷鐵，厚度 10-20mm）或內(nèi)冷鐵（潔凈廢鋼，需與鑄件材質(zhì)匹配），加快局部冷卻速度，實現(xiàn) “順序凝固”，減少應(yīng)力集中。
3. 澆注操作控制
   • 澆注速度：控制在 0.5-1.5m/s（根據(jù)鑄件高度調(diào)整，大型鑄件需慢澆，避免鐵水飛濺或卷氣），澆注過程中避免斷流（斷流會導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生冷隔缺陷）。
   • 液面控制：采用 “慢 - 快 - 慢” 三段式澆注（初始慢澆，防止沖砂；中期快澆，快速充滿型腔；后期慢澆，補縮冒口），通過澆口杯液面高度觀察充型情況，避免型腔未充滿。

五、后處理與檢測控制：篩選合格鑄件，避免隱患

1. 后處理工藝
   • 落砂清理：采用振動落砂機去除表面砂型，大型鑄件需配合人工清理（避免機械清理損傷鑄件表面），清理后去除澆冒口（采用氧氣切割或液壓破碎，切割后需打磨切口，避免應(yīng)力集中）。
   • 熱處理：根據(jù)性能要求進行正火 + 回火（改善基體組織，提高強度與韌性）或退火（降低硬度，便于加工），熱處理溫度需精準控制（如正火溫度 900-950℃，保溫 2-4h，隨爐冷卻至 600℃后空冷），避免溫度過高導(dǎo)致晶粒粗大。
   • 表面修整：對鑄件表面氣孔、夾砂等缺陷進行補焊（采用 Ni 基焊條或鑄鐵專用焊條，焊前預(yù)熱至 300-400℃，焊后緩冷，防止焊后裂紋），補焊后需打磨平整，確保表面粗糙度 Ra≤12.5μm。
2. 質(zhì)量檢測
   • 外觀檢測：目視檢查鑄件表面，不允許存在裂紋、冷隔、嚴重粘砂（缺陷深度≤壁厚的 5% 且≤5mm 為合格），尺寸檢測采用激光測距儀或三坐標測量機，確保關(guān)鍵尺寸偏差符合圖紙要求（如圓度、平面度≤0.1mm/m）。
   • 內(nèi)部質(zhì)量檢測：采用超聲波探傷（UT，檢測內(nèi)部縮孔、縮松、夾雜物，探傷標準執(zhí)行 GB/T 7233.1-2009，要求≥Ⅱ 級合格）和磁粉探傷（MT，檢測表面及近表面裂紋，適用于球鐵等鐵磁性材料，要求≥Ⅰ 級合格）。
   • 力學(xué)性能檢測：從鑄件本體（或同爐試塊）取樣，檢測抗拉強度（≥400MPa，根據(jù)牌號如 QT400-18 調(diào)整）、屈服強度（≥250MPa）、伸長率（≥18%） 和硬度（HB130-180），確保符合 GB/T 1348-2019 標準要求；同時進行金相分析，驗證石墨球化級別（≥4 級）、基體組織（珠光體 + 鐵素體比例符合設(shè)計要求）。

六、過程管理與記錄：追溯與持續(xù)改進

• 記錄要求：詳細記錄每爐次的原材料批次、熔煉參數(shù)（溫度、成分）、澆注時間、操作人員、檢測報告等，形成 “鑄件質(zhì)量追溯卡”。
• 異常處理：若檢測發(fā)現(xiàn)不合格品（如球化不良、內(nèi)部裂紋），需立即暫停生產(chǎn)，分析原因（如原材料硫含量超標、孕育劑加入不足、冒口設(shè)計不合理），制定糾正措施（如更換原材料、調(diào)整孕育工藝、優(yōu)化冒口尺寸），驗證有效后再恢復(fù)生產(chǎn)。

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