孔建進(jìn)，田新社

（山西福川制鐵有限公司，山西晉城 048026）

消失模鑄件澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先要對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，同時(shí)還要考慮加工面等因素。然后確定內(nèi)澆道的位置，再綜合考慮鑄件的單重，組箱的數(shù)量等，最后來設(shè)置直澆道、橫澆道及內(nèi)澆道的尺寸（截面積）。

澆注系統(tǒng)確定以后，再根據(jù)產(chǎn)品的材質(zhì)要求，制定相應(yīng)的澆注工藝，然后安排在同類材質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)中，進(jìn)行單箱澆注試制。針對(duì)試制結(jié)果存在的問題，進(jìn)行分析，重新調(diào)整工藝設(shè)計(jì)再試制。最后確定符合要求的澆注系統(tǒng)。

1 消失模鑄件內(nèi)澆道位置的選擇原則

在消失模鑄造的生產(chǎn)實(shí)踐中，內(nèi)澆道位置的選擇往往受諸多因素的限制。比如，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀、壁厚變化、收縮變形以及對(duì)產(chǎn)品的使用要求等。要得到合格的產(chǎn)品，對(duì)消失模鑄件來說在這些需要考慮的因素中，只能以滿足最主要的需求來確定內(nèi)澆道位置，特別是一些特殊的需要。內(nèi)澆道位置首先受到產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)所限制，同時(shí)要考慮以下工藝因素：

1）內(nèi)澆道位置應(yīng)選擇在鐵水填充時(shí)流程最短、流至型腔各部位的距離盡量近的部位，使鐵液填充路徑避免曲折障礙。因此，盡量采用“中心”澆道。

2）遵循“先重后輕”的原則。澆道位置應(yīng)放在產(chǎn)品壁最厚的部位，有利于順序凝固，保證充型。

3）保證合理的“熱場(chǎng)”。澆道位置應(yīng)使型腔溫度場(chǎng)的分布符合鐵水凝固規(guī)律要求，保證鑄件凝固過程中達(dá)到合理的順序凝固所需溫度梯度分布。

4）充分利用負(fù)壓的“缺陷導(dǎo)向”作用。澆道位置應(yīng)選擇避開加工面，給鑄件表面修補(bǔ)留有余地。5）根據(jù)鑄件的外形結(jié)構(gòu)，優(yōu)先采用單個(gè)內(nèi)澆道。6）一般情況應(yīng)遵循“頂注優(yōu)先”的原則。如給排水管件，適合箱外組合，雨淋澆注。

7）澆道位置應(yīng)盡可能取在鐵液流不正面沖擊耐火涂層的部位，避免粘砂或塌箱。

8）澆道位置應(yīng)選取在鑄件成形后容易去除清理的部位。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼兩種內(nèi)澆道位置工藝設(shè)計(jì)比較

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)用飛輪殼消失模鑄造工藝參數(shù)

材質(zhì)：HT200，產(chǎn)品凈重38kg，真空負(fù)壓參數(shù):0.04 MPa～0.05 MPa，真空保壓時(shí)間120 s～180 s，澆注鐵水溫度1500℃±20℃，澆后箱內(nèi)冷卻時(shí)間180 min.

2.2 原內(nèi)澆道位置工藝設(shè)計(jì)方案

采用中心放直澆道分3個(gè)內(nèi)澆道進(jìn)入鑄件，分層裝箱，逐層震實(shí)。如圖1，直澆道和內(nèi)澆道的面積分別為7.06cm2和1.2cm2×3＝3.6cm2.一箱裝3件，這種工藝方案經(jīng)過幾次小批量試澆發(fā)現(xiàn)大面不規(guī)則變形并伴有局部皺皮，廢品率甚至超過50%。后又減為一箱裝兩件，適當(dāng)延長保壓時(shí)間至3 min，提高澆注溫度至1520℃，調(diào)整內(nèi)澆道面積由1.2 cm2×3變?yōu)?.5 cm2×3，雖然皺皮有所減少，但大面變形仍無法控制，廢品率居高不下，仍無法投入批量生產(chǎn)。

圖1 原工藝方案圖

2.3 改進(jìn)后內(nèi)澆道位置工藝方案

為了控制變形，第二次進(jìn)行澆注系統(tǒng)工藝方案設(shè)計(jì)（如圖2）。采用一組兩件，面對(duì)面平行相連，外圓周邊設(shè)5個(gè)接點(diǎn)，改變內(nèi)澆道位置于側(cè)耳一端，采用雙聯(lián)頂注，每箱澆注4件，鑄件最高部位設(shè)置集渣冒口（表 1，表 2）.

表1 兩種內(nèi)澆道截面積對(duì)照表

表1 為兩種方案內(nèi)澆口截面積對(duì)照表，根據(jù)改進(jìn)后的內(nèi)澆道位置工藝方案，經(jīng)過小批試產(chǎn)后，產(chǎn)品的變形得到有效控制。變形發(fā)生的廢品率控制在3%以內(nèi)，得到了理想的效果。兩種工藝方案試制結(jié)果對(duì)照見表2.

表2 兩種內(nèi)澆道位置設(shè)計(jì)工藝方案試制結(jié)果對(duì)照表

圖2 改進(jìn)后工藝方案圖

3 結(jié)論

1）通過對(duì)飛輪消失模鑄造澆注系統(tǒng)的改變，有效地控制了大面的變形，使變形廢品率降到＜3%；

2）少數(shù)鑄件存在的表面皺皮缺陷，常發(fā)生在頂面死角部位。解決的方法是增設(shè)排渣冒口，增加涂料及型砂透氣性。皺皮缺陷明顯減少。

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