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(guò)高會(huì)導(dǎo)致鑄件脆化，S 會(huì)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(yán)格限制（如 Pb≤0.003%），此類元素會(huì)附著在石墨球表面，導(dǎo)致球化衰退、石墨畸變（如呈團(tuán)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(guò)高會(huì)導(dǎo)致鐵水碳含量過(guò)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(zhǔn)控制加入量（通常 0.8%-1.2%），Mg 含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致球化不良，過(guò)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(chǎng)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(chǔ)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(kāi)封后盡快使用。

二、熔煉過(guò)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(diǎn)是升溫快、溫度均勻、成分易調(diào)控，且避免沖天爐熔煉時(shí)的硫含量波動(dòng)（沖天爐易吸入焦炭中的硫）。
   • 爐襯維護(hù)：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(biāo)：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(jìn)石墨球化，改善韌性）、Mn（0.3%-0.6%，固溶強(qiáng)化基體，過(guò)高易導(dǎo)致珠光體過(guò)多、韌性下降）、S（≤0.02%）、P（≤0.06%）。
   • 在線檢測(cè)：采用直讀光譜儀實(shí)時(shí)分析鐵水成分，熔煉過(guò)程中每 30 分鐘取樣一次，偏差超限時(shí)通過(guò)增碳劑（如石墨增碳劑）、硅鐵調(diào)整 C、Si 含量，通過(guò)錳鐵調(diào)整 Mn 含量。
3. 鐵水溫度控制
   • 熔煉溫度：1480-1550℃（溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致鐵水流動(dòng)性差，易產(chǎn)生澆不足；過(guò)高則會(huì)加劇 Mg 元素?zé)龘p，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(shí)，澆注溫度 1380-1420℃），需用熱電偶測(cè)溫儀在澆包內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免溫度波動(dòng)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(guò)高溫反應(yīng)釋放 Mg），需控制鐵水沖入速度（過(guò)快易導(dǎo)致 Mg 劇烈燃燒，過(guò)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(shí)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(wú)白口、石墨呈圓整球狀（通過(guò) 100 倍金相顯微鏡觀察，石墨球化級(jí)別需達(dá) GB/T 1348-2019 中的**≥4 級(jí)**）。

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(guò)粗易導(dǎo)致鑄件表面粗糙，過(guò)細(xì)易導(dǎo)致砂型透氣性差，產(chǎn)生氣孔），含泥量≤0.5%（泥分過(guò)高會(huì)降低砂型強(qiáng)度，導(dǎo)致沖砂缺陷）。
   • 粘結(jié)劑：樹(shù)脂砂用酚醛樹(shù)脂 + 固化劑（控制樹(shù)脂加入量 1.2%-1.8%，固化劑 0.3%-0.5%，過(guò)多易產(chǎn)生游離甲醛，澆注時(shí)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(guò)透氣性測(cè)定儀檢測(cè)），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(shí)氣體無(wú)法排出導(dǎo)致氣孔。
   • 強(qiáng)度：濕態(tài)抗壓強(qiáng)度≥0.2MPa，干態(tài)抗壓強(qiáng)度≥1.5MPa（通過(guò)砂型強(qiáng)度儀檢測(cè)），防止砂型在搬運(yùn)、澆注時(shí)變形或沖砂（沖砂會(huì)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(jī)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(cuò)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(shí)砂箱脹開(kāi)導(dǎo)致鑄件飛邊或尺寸超差），必要時(shí)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(wú)漏涂（作用是隔離鐵水與砂型，防止粘砂；同時(shí)改善鑄件表面光潔度），涂刷后需烘干（烘干溫度 80-120℃，時(shí)間 2-4h，避免涂料中水分殘留導(dǎo)致氣孔）。

四、澆注與凝固過(guò)程控制：減少縮孔縮松與裂紋

1. 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
   • 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(shí)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(guò)快導(dǎo)致卷氣）。
   • 擋渣：在澆口杯內(nèi)設(shè)置過(guò)濾網(wǎng)（陶瓷過(guò)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(jìn)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(zhǎng)冒口凝固時(shí)間，確保冒口內(nèi)鐵水優(yōu)先補(bǔ)充鑄件收縮），避免縮孔縮松（通過(guò) 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(shí)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(guò)程中避免斷流（斷流會(huì)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(bǔ)縮冒口），通過(guò)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(cè)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(dòng)落砂機(jī)去除表面砂型，大型鑄件需配合人工清理（避免機(jī)械清理?yè)p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(jìn)行正火 + 回火（改善基體組織，提高強(qiáng)度與韌性）或退火（降低硬度，便于加工），熱處理溫度需精準(zhǔn)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(guò)高導(dǎo)致晶粒粗大。
   • 表面修整：對(duì)鑄件表面氣孔、夾砂等缺陷進(jìn)行補(bǔ)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(bǔ)焊后需打磨平整，確保表面粗糙度 Ra≤12.5μm。
2. 質(zhì)量檢測(cè)
   • 外觀檢測(cè)：目視檢查鑄件表面，不允許存在裂紋、冷隔、嚴(yán)重粘砂（缺陷深度≤壁厚的 5% 且≤5mm 為合格），尺寸檢測(cè)采用激光測(cè)距儀或三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，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(cè)：采用超聲波探傷（UT，檢測(cè)內(nèi)部縮孔、縮松、夾雜物，探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 GB/T 7233.1-2009，要求≥Ⅱ 級(jí)合格）和磁粉探傷（MT，檢測(cè)表面及近表面裂紋，適用于球鐵等鐵磁性材料，要求≥Ⅰ 級(jí)合格）。
   • 力學(xué)性能檢測(cè)：從鑄件本體（或同爐試塊）取樣，檢測(cè)抗拉強(qiáng)度（≥400MPa，根據(jù)牌號(hào)如 QT400-18 調(diào)整）、屈服強(qiáng)度（≥250MPa）、伸長(zhǎng)率（≥18%） 和硬度（HB130-180），確保符合 GB/T 1348-2019 標(biāo)準(zhǔn)要求；同時(shí)進(jìn)行金相分析，驗(yàn)證石墨球化級(jí)別（≥4 級(jí)）、基體組織（珠光體 + 鐵素體比例符合設(shè)計(jì)要求）。

六、過(guò)程管理與記錄：追溯與持續(xù)改進(jìn)

• 記錄要求：詳細(xì)記錄每爐次的原材料批次、熔煉參數(shù)（溫度、成分）、澆注時(shí)間、操作人員、檢測(cè)報(bào)告等，形成 “鑄件質(zhì)量追溯卡”。
• 異常處理：若檢測(cè)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(biāo)、孕育劑加入不足、冒口設(shè)計(jì)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(yàn)證有效后再恢復(fù)生產(chǎn)。

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