用CADI工艺提高零件寿命


位 位于美国伊利诺斯州科尔切斯特的Yetter制造公司,需要一种解决犁刀上的肥料刀过早磨损的办法。犁刀是一种农机产品,被设计
用来高速、大容量地施肥。
“当我们得到制造出来的零件时,它比我们所拥有的任何其他差不多的零件都要好”,Lonnie Lucas说。“但是刀具是装配零件中最早磨损的零件。”
公司也对刀具的制造时间和尺寸精度不稳定所不满。一些焊接到刀具上的零件也过早磨损,需要更多的库存来替换。磨损后,为了更换整个刀具装配体,需要大量的花销,停工期也很长。
“零件需要如此多的小件,每一个都有尺寸公差”,Lucas说。“刀具会在一定角度下工作,公差显得非常敏感”。
多年来,Yetter从位于加拿大亚伯达莱斯布里奇的莱斯布里奇钢铁厂获得了许多铸造部件,所以公司清楚使用铸件可以减少装配体上的零部件,降低成本,提高尺寸稳定性。
但是农机设备制造商不确定哪一种铁合金可以在使用中提供必要的硬度。
肥料刀装在犁刀盘上,保证刀片远离残渣,保护肥料输送管不被磨损。它在土地里制造了4英尺的沟,放置肥料或氨水。工作时,刀具粉碎沟槽坚硬的侧壁,辅助它迅速关闭,这样从管子输送到土壤中的液氮不会暴露在空气中挥发。由于恶劣的使用条件,刀具需要较高的抗磨损性能。
为了通过铸造转变实现最佳性能,Yetter和莱斯布里奇合作生产三种材料的样品:含Cr27%的高铬铸铁,等温淬火球墨铸铁(ADI)和碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI)。
CADI是球墨铸铁中相对较新的类别,北美几乎没有铸造厂生产。它在微观组织中包含碳化物,在回火后提高韧性和耐磨损性能。随着碳化物含量的增多,耐磨损性能和硬度提高。在现场试验中,同含Cr27%的高铬铸铁样品相比,CADI刀具样品呈现出更高的冲击韧性,耐磨度也高出ADI样品5个等级。Yetter公司与莱斯布里奇公司选择了CADI材质作为产品最终材质。
Yetter希望设计新的刀具,为装配体中的无水氨输送管和测高天线零件提供更好的保护,它们在初始的制造中容易磨损。把不同的零件合为一个单体铸件,也消除了对额外零件的需要。其他不重要的零件可以作为可选附加装置提供。
莱斯布里奇用砂型铸造制造出最终交货给Yetter的铸件,使用了两个型芯,不需要任何机加工。使用壳芯制造吊耳和孔洞,保证吊耳的相互的平行关系,为最终的装配提供尺寸稳定性。第二个型芯用来产生肥料输送管道的内腔,包含一个测高天线的安装孔,测高天线作为一个单独的零件焊接在刀具上。一个用于管装配的方形的车身螺栓孔,并入铸型中,消除了机加工的必要。在莱斯布里奇的建议下,刀具前缘作增碳处理,使其拥有比未加工铸件更高的耐磨性。莱斯布里奇用覆有金刚石的打磨轮磨光分型面,实现更高的尺寸控制。
利用最终设计的铸件,Yetter节省了60%的费用,把零件数目减少至两个,分为左右两种部分。一个铸件可以用于几个终产品,比如单管,双管或蒸汽管。铸造刀具提供了良好的保护,避免输送管道接触土壤,使得疲劳寿命大大增强。由于零件数目减少,相同刀具被用于不同管元件,Yetter的订单准确性也提高了。
“我们需要清理零件(通过铸造)”,Lucas说。“我们对它在每一个方面都进行了清理,包括库存。我们能够缩减零件的数目,保证尺寸公差。     ■
在线资源:看CADI肥料刀的交互式3d图像,去 www.globalcastingmagazine.com.

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