一、球墨铸铁磨球的发展
由于CADI磨球使用效果明显,许多磨球生产厂都争先采用,但因生产工艺、装备不规范,技术要领不掌握,一些CADI磨球出现质量不稳定、使用效果不理想等问题,必须加以重视,如不对其进行引导、改进、提高质量,会影响CADI磨球的声誉。
根据国内外市场情况,CADI磨球主要在以下几方面发展:
(1)规范生产工艺,形成CADI磨球成套生产技术(包括设备),保证磨球质量,逐步扩大市场。
(2)由于目前铁矿精粉需求减缓,生铁市场状况不好,CADI磨球回款困难,其应用范围由铁矿逐步向铜矿、金矿、水泥、煤炭等方面扩展。
(3)由国内市场转向国外市场。
(4)为保证质量,降低成本,在保证球墨铸铁毛坯质量的情况下,热处理工艺与装备成为关键。
二、重型卡车底盘零件成为我国ADI产量新的增长点
由于重型卡车底盘零件应用逐步扩大,产量逐年提高,随着运输装备轻量化政策的实施,有可能成为我国ADI球铁铸件产量新的增长点。
一汽、东风等都是目前国内ADI卡车底盘零件生产厂,以前主要生产板簧支座、支架、拖钩等几种零件,现已发展为几十种零件,产品质量也大幅上升。不仅如此,ADI产品种类也增加,如一汽军车左右转向节、越野车左右前控制臂、左右后控制臂,东风的钢板弹簧导向座、越野车悬挂系统零件。目前,正在研发和小批试用的产品有60t自卸车前轴、60t载重车后桥总成的前轴、重型车托架、转向节、重型矿用车后桥等。据统计,一汽、东风重卡每年ADI底盘零件约为5000t左右,随着开发力度的加大,产量会有较大的发展。
三、ADI(CADI)在抗磨耐磨零件上应用取得突破
据统计,2012年我国耐磨件总消耗量为300多万t,占铸件总产量的8%,其中抗磨件占70%即每年要消耗100多万t磨球,几十万t衬板、齿板。ADI不但强度高,韧性好,且具有很好的耐磨性。据了解,HB300的ADI零件其耐磨性能比HB500的钢件好,但所指的耐磨性能一般是有润滑条件下的耐磨性,如曲轴、齿轮等。最近的研究结果表明,ADI也具有很好的抗磨性,是高Mn钢、合金钢很好的代用材料。用ADI齿板和ADI衬板代替高Mn钢齿板、衬板,使用结果表明,ADI衬板在φ4m以下球磨机上应用,其使用寿命比高Mn钢高1~3倍,φ1200*900mm以下破碎机ADI齿板使用寿命也比高Mn钢高2倍以上。目前已大量使用ADI,去年产量在2000t以上。对于φ6m以上大型球磨机衬板,使用效果也不错,但稍逊于贝氏体钢衬板。因此,推荐φ4m以下球磨机衬板采用ADI,φ4m以上球磨机衬板采用贝氏体钢。
除衬板、齿板外,渣浆泵壳体、水泥输送管、弯头、篦子板等零件采用CADI/ADI都取得很好效果,已小批量生产。
四、等温淬火热处理中心的建立
等温淬火热处理中心的建立为我国ADI球墨铸铁件的发展作出很大贡献,在市场激烈竞争的情况下,质量稳定、价格合理的热处理装备,又重新成为关注的问题。
美国和欧洲的生产经验证明,等温淬火热处理中心是促进ADI产业化发展的好办法,由于热处理中心装备有先进的等温淬火生产线,对ADI的化学成分、材料牌号、标准、铸件结构、热处理工艺等都有较深入的了解,因此,能保证产品的质量及良好环境,且费用合理,许多中、小球墨铸铁生产厂利用其协作也能生产ADI球墨铸件。用硝酸盐进行等温淬火热处理有很多优点,但设备投资较大,运行成本较高,特别是CADI磨球,本身价值不高,对表面质量和尺寸公差要求也不严,因此国内有些企业提出分级等温淬火工艺。
与国内发表的“用二步法等温热处理工艺得到高强度和断裂韧性”不同,国外等淬介质无论是高温(400℃)还是低温(300℃)都采用硝酸盐。根据第一段等淬时间长短来确定其组织和性能,目的是细化铁素体针,使其具有高抗拉强度的同时具有高的K1C。国内分级淬火第一级用油或淬火介质,温度为80~110℃,第二级为恒温空气炉(300~400℃),目的是细化针状铁素体的同时取消硝酸盐,降低投资成本和运行成本。
目前,已有一些企业用此种方法小批生产5t解放卡车后桥螺旋伞齿轮及泵壳体等零件,与硝酸盐等淬相比质量稳定性较差。
关于能否用分级等淬代替硝酸盐等淬,学术观点上存在分歧,,对CADI磨球而言,硝酸盐等淬的性能和稳定性是最好的。
五、原辅材料以及球墨铸铁毛坯质量提高
生产球墨铸铁用原辅材料质量的改善以及球墨铸铁毛坯质量的提高,为齿轮、曲轴等零件重新采用ADI增强信心。
齿轮是ADI最早用于工业化生产的产品,美国、芬兰、中国最早开发的都是ADI齿轮。ADI齿轮具有抗弯曲疲劳强度高、抗点蚀能力强、噪音小、质量比同尺寸钢齿轮减轻10%、热处理变形小、加工性能好、刀具寿命长和成本低等一系列优点。在我国汽车、拖拉机行业中有较多的开发应用,最早用于轻型、中型载重汽车的后桥伞齿轮的配件上,但批量均不大。批量生产用于正式产品上是大功率柴油发动机上的正时齿轮。
实践证明,用ADI齿轮代替氮化正时齿轮和部分渗C淬火齿轮在使用中没有问题,妨碍ADI正时齿轮应用的主要原因是价格问题。
ADI齿轮成本高的原因除了生铁价格高外,铸件废品率高、质量不稳定也是一个重要原因。而目前由于原辅材料质量提高,球墨铸铁生产各工艺环节控制也得到加强,因此得到的球墨铸铁件质量稳定,废品率大幅度降低,为降低球墨铸铁毛坯成本创造条件。近年来,一些企业试图通过提高球墨铸铁毛坯件质量来降低废品率,控制热处理质量来降低机加工成本,减去昂贵的磨齿工序。
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