1、反變形量
導軌面上留凸起的反變形量5~25mm不等,根據導軌長度確定:床身長度<5m,每1m鑄件留1一2mm反變形量;床身長度>5m,每lm鑄件留反變形量1.5mm~2.5mm;地腳面也要隨形做出反變形量;有些結構很不均勻的床身,可能還會出現側彎曲,這樣也當需要在導軌側面甚至整個床身側面都要留反變形月旦。
2、加工余量
一般在反變形量基礎上再留10~20mm加工余量,余量也不用太大,否則加工完后會出現硬度不夠的現象。
3、收縮率
一般長度方向取1.0%,寬度方向取0.8%,高度方向取0.5%。考慮脹箱等因素,寬度方向可不留縮尺,甚至考慮將模樣尺寸人為減小,以保證出件后鑄件的凈尺寸符合要求。
4、工藝補正量
為防止加工后導軌因變形而變薄,導軌及地腳背面可留3~5mm工藝補正量。
5、澆注系統設計
澆注位置當然是將導軌放在下面,一般從床身兩端由導軌進入鐵液;特別長的導軌可采用底返雨淋澆注系統,這種澆注系統可保證鐵液流程不要太長,有效防止出現冷隔及導軌掉渣、氣孔缺陷,使鐵液雜質上浮。澆注系統全部采用耐火瓷管,造型時預埋于砂型中。根據床身長度、澆注重量、導軌及床身與立柱結合面位于下型的特點,選擇兩端座包澆注,且采用底返雨淋及由“平、V”導軌兩端同時進入鐵液,總體上兩層階梯澆注方式,這樣內澆道多點分散注入,兩部行車同時澆注,充分考慮鐵液流程,避免產生冷隔、澆不足、氣孔等缺陷。導軌中間采用集渣包,分散引流等方式將冷鐵液轉移走,避免導軌中間出現氣孔針 孔等缺陷,從而達到保證導軌鑄造無缺陷的目標實現。澆注時間要盡量短,依據澆注重量,一般在3~5min內澆注完。
6、冒口設計
多采用耳冒口形式,厚大部位用冷鐵包敷;冒口放置位置避開厚大部位,防止形成接觸熱節。
7、砂芯設計
在保證操作方便的情況下,盡量將各砂芯連在一起,以增大自重抵消鐵液浮力。另外要用緊固螺栓把砂芯固定在底箱上,緊固螺栓可以穿透一層甚至幾層砂芯,另外導軌芯也要根據長度分成好幾段。
8、模板設計
較長的床身,模板可做成2弓段,段與段之間用燕尾銷連接;若不用外模,純粹用砂芯組合起來,那么形成外型的砂芯也要人為分成幾段,以便制芯和下芯操作。
9、冷卻措施
10、尺寸精度控制
底箱首先要鋪平,要用水平儀或拉線找平;導軌芯也要注意以水平線找正,其高度尺寸定位也要充分考慮反變形量和加工余量。
重點缺陷防止
1、變形問題
對于分導軌水平方向和床身側面方向的變形問題,解決的措施:一是上述已提到的做反變形量;二是根據鑄件結構,在
床身鑄件抗彎薄弱的地方適當做拉筋。
2、砂芯漂芯
較主要的是將導軌芯及上層砂芯用長螺栓緊固于下箱,若無法緊固,則應將各個砂塊用外力將它們聯系起來,以抵消浮力的沖擊。
3、組織疏松硬度低
經常在床身導軌面加工后出現彌散分布的細孔,這就是組織疏松,這是由于其金相組織中片狀石墨粗大,即組織異常造成的缺陷,表現出很低的硬度。其形成原因主要是對應于鑄件壁厚部位,碳當量過高,片狀石墨粗大是根本原因;熔煉溫度低,鐵液過熱度小,鐵液中有未完全熔解的石墨片,易使片狀石墨粗大;沖天爐熔煉過程中,鐵液增碳過多。其防止措施:根據鑄件壁厚、確定合理的碳當量、以獲得細片狀石墨和以珠光體為主的金相組織;鑄件化學成分中添加適量的合金元素,如B、Mil等;提高鐵液過熱度,加強孕育處理,降低澆注溫度,提高鑄件厚壁部分的冷卻速度,如放外冷鐵等。
4、硬質點及淬火效果差
主要是由于含Si量高,組織中含有未充分擴散的局部的硅富集區,富集區中的Si同鐵液中的C形成硬度很高的非金屬夾雜物SIC晶體造成加工硬點;另外由于含Si量高,組織中有鐵素體存在,使得淬火硬度和深度受到影響,因為鐵素體組織的淬透性遠比珠光體差。因此,對于要求導軌表面淬火的機床床身,成份選取時應控制較低的含Si量,一般在1.2%~1.6%Si之間,對于原始組織中有鐵素體存在需要表面淬火的灰鑄鐵件,則進行一次正火處理,能保證隨后的淬火效果。