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大功率三缸泥浆泵曲轴铸造工艺设计研究

赵彦刚  
【摘要】:三缸单作用往复泥浆泵广泛运用于地质勘探工作中。曲轴是往复泥浆泵的最主要的关键传动部件,更是一个重要的安全部件,必须具有足够的刚度、疲劳强度才能保证泥浆泵可靠运转。本文通过对国内外曲轴材质、毛坯加工技术现状及石家庄煤矿机械有限责任公司曲轴铸造工艺进行了分析与研究,探索出了适合干模砂生产条件的泥浆泵曲轴毛坯铸造的最佳工艺方案,试验生产出了强韧性能合理匹配、性价比高的铸钢曲轴毛坯。 本文通过分析影响曲轴铸造质量的各种影响因素,阐述了铸造缺陷的形成机理。根据顺序凝固理论按照模数法设计了明顶冒口对铸件进行凝固补缩,通过合理的设计使用内外冷铁以减小铸件的热节,使曲轴形成自下而上的凝固顺序以减少冒口的补缩压力。设计了曲轴铸件合理的浇注系统及浇注时间,降低了铸件形成夹砂、气孔等铸造缺陷的倾向。设计了合理的防裂筋,减少了曲轴铸件凝固过程中热裂倾向。通过对造型型砂、涂料配比工艺的设计与控制以及砂型烘干工艺的设计,减小了曲轴铸件形成砂眼气孔等铸造缺陷的倾向。 曲轴材料为ZG40MnB,采用碱性电弧炉吹氧氧化法冶炼工艺。本文通过研究ZG40MnB钢冶炼的配料、熔化期、氧化期、还原期等冶炼过程的控制,以保证钢的冶炼质量。采用钢渣混出、镇静浇注的出钢浇注工艺。通过设计合理的浇注工艺规程以确保冒口保持较高的温度和足够的钢液补缩铸件。 冒口采用热切割工艺,降低了曲轴铸件形成冷裂纹的倾向。曲轴铸件采用正火处理,细化了内部组织,提高了强度。 本文通过对三缸泥浆泵曲轴铸造工艺的研究,确定了最佳铸造工艺方案、造型工艺、冶炼工艺、清理工艺等工艺参数,解决了曲轴曲拐的缩孔和曲轴圆脖与中间拐交叉处的裂纹关键技术难题,成品率由40%提高到97%,取得了良好的经济和社会效益。


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