离心铸造ZG310-570泥浆泵缸套的裂纹分析
　　河南省驻马店市柴油机厂 杨群收
　　我厂自1984年开始为中原、胜利等油田生产钻井泥浆泵高铬双金属缸套。多年来，我厂生产的缸套外套材质为ZG310-570，内套为高铬铸铁，均采用离心铸造工艺。使用的离心机是自制的悬臂式和滚轮式两种。内套的成品率很高，但外套因铸件壁厚，且带有腰箍而形成铸件壁厚不均。生产初期出现过很多种类铸造缺陷，废品率最高的缺陷是裂纹。在长期生产中，我们不断总结经验，最终解决了铸件的裂纹缺陷，提高了产品质量。
　　离心浇注铸件在凝固冷却过程中产生的铸造应力，是铸件产生裂纹的主要原因。
　　1、 裂纹缺陷原因分析
　　铸件在凝固冷却的整个过程中，裂纹通常产生在全部奥氏体化之前的体收缩阶段和冷却到脆性区的线性收缩阶段。
　　在全部奥氏体化之前的体收缩阶段，由于告高速的离心力、振动力或浇注速度过慢，造成浇注中断这个阶段产生的裂纹往往较大，较明显，裂纹相对较直。
　　在铸件冷却到中低温（脆性区）的线收缩阶段，由于铸件整体各部分的收缩量和收缩速度不一致，各部位间相互制约作用产生的应力。
　　作者简介： (1950—)主要从事灰铁、球铁等多种汽车配件；油田钻井用高铬双金属缸套及高铬锤头等耐磨材料的技术工作。现为中国铸造学会质量控制及检测技术委员会委员、河南铸锻协会专家组成员（住：河南、驻马店13087096998、yqs6998@163.com）
　　由于这些方向复杂的应力，影响了铸件局部的自由收缩，当超过材料当时的抗拉强度时，铸件便产生了裂纹。另外，残存在铸件中的热应力，在来自离心力、振动力或撞击力的作用下，当外部作用和内部应力相重叠时，也可共同促成铸件的裂纹。在这个阶段产生的裂纹往往较细，深度较浅，裂纹相对较弯曲。
　　在离心浇注过程中，促成铸件裂纹的影响因素大致如下：
　　（1）离心铸造机转速过高 生产中如果仅根据资料公式确定转速，往往会出现同一产品由于采用的计算公式不同，得出的转速结果差异较大。生产中应根据自己产品的几何形状，设备状况，总结实践经验，确定离心机的转速。
　　选择转速应基于这样两个要求：
　　1在保证铸件不产生裂纹的情况下，应选择较高的转速。
　　2在保证铸件不出现夹渣，淋落的情况下，应选择较低的转速。
　　当铸件内径与外径之比过大（即厚壁铸件）时，应使用可调速电动机。要与浇注速度同步，采用先慢后快的转速，浇注后凝固一段时间，及时降低转速，以降低铸件外径的线速度。
　　（2）浇注速度过快 浇注速度应与浇注温度相协调。钢液温度高，浇注速度应适当慢点；钢液温度低，浇注速度应适当快点。钢液从进入铸型到完全凝固的时间越长，造成裂纹的倾向越大。浇注速度过慢会加大铸件内孔与外径的温差，给控制铸型转速（线速度）带来不利因素。如何确定浇注速度，我们的体会是：在不产生冷隔的前提下，浇注速度适当慢点。
　　（3）浇注温度过高，铸件在凝固冷却过程中线收缩率就高 当铸件达到脱模温度时，过热度高的综合线收缩率比合理浇注温度的线收缩率大，模筒与铸件间隙增大；在离心力和重力的作用下，形成铸件与模筒的偏心撞击振动。撞击振动的频率与转速有关。另外，过热度越高，凝固时间越长，铸件在模筒内停留的时间就长，在离心力作用下，结晶凝固的时间越长，相对产生裂纹的机率越高。
　　（4）模具预热不足 预热不均匀，易造成涂料厚度不均匀而有结块，涂料层烘不干。、
　　（5）离心机安装固定不牢，模筒与主轴不同心，模筒过长，转速过高，内外模筒间隙过大产生偏重。使用滚轮离心机时，由于滚轮与模筒导轨接触不均匀，滚轮与模筒的夹角过小，导致模筒两导轨距离过短而产生振动。
　　（6）铸件脱模后，风冷、水激造成局部冷却过快，就易产生裂纹。因此铸件脱模后应注意保温，不可降温太快。
　　（7）铸件脱模过早、脱模温度过高，铸件在落地撞击下易产生裂纹。
　　（8）用托轮离心机生产厚壁铸件时，在浇注凝固过程中，浇注速度的变化应缓慢，以免使模筒产生微振。
　　（9）使用单层水冷模筒，因模筒壁厚太薄，水激冷使铸件降温过快，铸件内孔外圆温差太大。
　　（10）生产壁厚不均匀的铸件（如带腰箍的缸套），要考虑内浇道的位置，内浇道应避开厚壁处。铸件厚壁处是热节点，如果内浇道正对厚壁处，又人为地增大了热节点。在热节点处不但易出现裂纹，而且易出现缩孔、气孔等缺陷。
　　（11）化学成分不合格，硫、磷含量过高（十几年前有个体小单位生产地条钢，突然几天内生产的地条钢出现断裂，由于没有化验设备，找不到断裂原因，经过了解使用的原材料，是在大炮靶场捡回的炮弹皮）。
　　（12）钢液氧化严重。尤其是在炉温过高、浇注时间过长的情况下，更应充分脱氧，加接力脱氧剂。
　　2、结语
　　我们的实践经验认为，在离心浇注生产中，只要能注意到以上影响因素并加以：控制，就能提高产品的成品率，稳定产品质量。
　　展宏生产(新创业曾经生产过)的QT缸套：
　　缸套内孔φ95~97 外径φ182 重50公斤
　　实际转速测定：
　　从南数第一台：
　　100（表上转速）：115（模筒实际转速）=1250（表上转速）：Χ
　　Χ（模筒实际转速）=1437.5
　　从南数第二台：
　　100（表上转速）：110（模筒实际转速）=1300（表上转速）：Χ
　　Χ（模筒实际转速）=1430
　　根据上述数据推算，重力系数约：G=110（最大值）;
　　通常重力系数的选择：
　　铸铁套筒类铸件： β=1.2~1.5 G=70~110
　　铸钢套筒类铸件： β=1.0~1.3 G=57~75
　　β：为调整系数