球铁生产综合实验.doc
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1、球铁生产综合实验实验教学指导书球墨铸铁自1947年问世以来,大体经历了十年的过程,便以一种新型工业金属材料投入生产,并得到了迅猛发展。机械制造、交通、冶金、矿山、纺织、化工、电力以及原子能等制造行业的大批锻钢件、铸钢件和可锻铸铁件被球墨铸铁所取代,而且有待开拓的领域很多。由于球墨铸铁的发展历史较短,球铁的理论尚不完善。为了加深学生对球铁理论及生产工艺的理解和掌握,特开设球铁生产综合实验课,包括球铁型砂、芯砂混制及造型工艺操作、球墨铸铁的熔制、球墨铸铁的金相组织观察、球墨铸铁的热处理、球墨铸铁力学性能、球墨铸铁生产综合分析六个实验。通过实验不仅可使学生掌握球墨铸铁生产的全过程、加深对球化理论的理
2、解,而且可大大提高学生综合分析和解决实际问题的能力。实验一 球铁型砂、芯砂混制及造型工艺操作一、实验目的1、了解球铁型砂、芯砂的配料成分。2、了解球铁型砂和芯砂的混制及造型工艺的操作方法。3、掌握球铁型砂中水分对质量的影响规律。二、实验内容1、型砂、芯砂配料成分的选择,分析型砂中水分对铸件质量的影响2、型砂、芯砂的混制。3、型砂、芯砂的造型工艺操作。 4、完成实验报告。 三、实验内容说明球墨铸铁铁件的型砂,基本与普通灰墨铁件相同,但球墨铸铁铁件凝固时,其外型容意胀大而引起内部缩松,所以要求铸型有较高的坚实度。因而在采用温型铸造时,应尽量提高型砂温压强度。此外应尽量压低水份含量,以减少高温时的型
3、壁迁异和防止铸造缺陷。型砂水份越高,铸型型壁在高温时迁移量越大,也比较容易产生皮下气孔。对于大型铸件,还应使型砂具有较高的耐热强度,可以往型砂中加入石墨粉等耐热材料。其余如型砂透气性等指标,与灰铸铁型砂相同。本实验将考察型砂水分对铸件质量的影响规律。由于球化处理,使球墨铸铁的铁水中含有球化元素Mg,它将与型砂中的水发生如下反应:Mg + H2O = Mg O + 2HH溶入铁水,形成皮下气孔。为此应加入煤粉,煤粉中的碳与空气中的氧发生如下反应:C+O2 = CO结果在铸型表面形成一层气化膜,阻止了水与铁水的接触,防止了Mg与H2O的反应,从而可减轻皮下气孔。三、实验用设备仪器及材料混砂机,型砂
4、,粘土,澎润土,水,煤粉,砂箱,炉前三角试块模具、冲击试块模具。四、 实验方法及步骤1、实验前预习实验指导书。2、按表1-1的配方,称取型砂,粘土,澎润土,水,煤粉以备混砂用。3、用碾轮混砂机混制型砂。4、造型操作:将炉前三角试块、冲击试块造型模具放如砂箱,将混好型砂放入砂箱中,用砂舂子捣制型砂,注意捣制的力度,保持型砂具有较高的紧实度。5、在随后的浇注实验中,浇注冲击试块,在砂轮机上磨去表皮,观察皮下气孔的情况。表1-1 型砂的配比组别原砂粘土煤粉水旧砂第一组510%5%1.01.5%4%其余第二组510%5%1.01.5%7%其余第三组510%5%1.01.5%10%其余五、实验报告要求1
5、、根据实验结果,确定型砂的最佳配方。2、写出型砂的混制工艺及造型工艺操作过程。3、分析水分对皮下气孔的影响,说明原因。实验二 球墨铸铁的熔制一、实验目的1、掌握球墨铸铁化学成分、球化剂和孕育剂加入量的选择原则。2、掌握熔炼球墨铸铁时的配料计算方法。3、掌握球化、孕育等炉前处理的方法和注意事项。4、掌握球墨铸铁炉前质量鉴定方法。二、实验内容1、确定球铁的化学成分及炉前处理工艺;2、配料计算;3、铁水熔化及球化、孕育处理;4、浇注铸件。5、铸铁炉前质量鉴定。三、实验用设备仪器及材料高频感应电炉,箱式高温电炉,测温仪表,铸造生铁,废钢,球化剂,孕育剂,覆盖剂,铁水浇包,三角试块和冲击试块的铸型。四、
6、实验方法及步骤1、确定球铁的牌号及成分实验前由指导教师指定划分球铁牌号,确定工艺规程,同学在实验前预习和掌握球铁有关章节。选择四种牌号的球铁进行熔炼,其化学成分见表2-1。学生分成四组,每组分给一个牌号。表2-1 各牌号球铁化学成分 牌号成 分(%)CSiMnPSReMgQT400-1835372832 05 01 0.03002004003005QT5007353624280508 0.1 0.03002004003005QT120133362831 05 0.1 0.03002004003005QT80023536225 05 0.1 0.030 0250。040030052、确定炉前处理
7、工艺炉前处理工艺包括球化处理工艺和孕育处理工艺。包括球化剂和孕育剂的种类、加入量、处理温度、加入方法等。本实验稀土镁合金合金球化剂,采用冲入法进行处理时用量根据硫量、铁液温度及铸件壁厚大致为处理铁液质量的1.31.8%,本实验四种牌号的球铁正常加入1.5%。为了考察球化不良的影响,选定一个牌号调整球化剂的加入量,具体方案见表2-2所示。孕育剂采用75#Si-Fe,孕育处理工艺见表2-2。表2-2 球化、孕育处理工艺方案编号牌号球化处理工艺孕育处理工艺球化剂加入量(%)球化处理温度()包底一次孕育(%)瞬时孕育(%)孕育总量(%)1QT400-181.515001.30.21.52QT400-1
8、81.015001.30.21.53QT400-180.615001.30.21.54QT50071.515000.90.11.05QT80021.515000.90.11.06QT12011.515000.90.11.03、配料计算学生根据所分得的牌号和前面定的炉前处理工艺,按选定生铁、废钢、球化剂、孕育剂的成分进行配料计算。4、备料及熔化现场准备先将球化剂、孕育剂粉碎成合适的粒度,根据铁水量确定。然后学生按计算好的配料单,称取生铁、废钢、球化剂、孕育剂,注意写好编号,防止混料。5、熔化生铁、废钢加入炉中进行熔化。6、炉前处理在铁水熔化的同时将铁水包放入箱式高温电炉中烘烤,烘烤温度为2003
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