劉臘勤

（陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000）

常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應(yīng)用

劉臘勤

（陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000）

本文首先對(duì)大扭曲葉輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鑄造要點(diǎn)進(jìn)行了分析，論述了常壓消失模鑄造葉輪工藝，就鑄造過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

消失模鑄造；大扭曲葉輪；技術(shù)

0 引言

泵中最為關(guān)鍵的部件就是葉輪，泵的穩(wěn)定性及各項(xiàng)性能與葉輪的質(zhì)量和鑄造技術(shù)有著直接關(guān)系。葉輪具有壁厚小、形狀復(fù)雜的特點(diǎn)，因此，傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)不能滿足葉輪生產(chǎn)的形狀需要，因此其性能也就無(wú)法保證。如果想要保證葉輪的葉片形狀，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，就不能對(duì)葉片進(jìn)行起模處理。從現(xiàn)階段來(lái)看，大部分廠商選擇熔模精密鑄造生產(chǎn)葉輪，該葉片生產(chǎn)成本較高且效率較低，因此在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，并不是理想選擇。

我公司在生產(chǎn)大扭曲葉輪時(shí)，采用的是常壓消失模鑄造工藝與傳統(tǒng)砂型生產(chǎn)工藝相結(jié)合的方式，能夠有效解決生產(chǎn)難題。

與傳統(tǒng)鑄造相比，在澆注環(huán)節(jié)，常壓消失模鑄造采用的是泡沫填充型腔的方法，金屬液的充型過(guò)程實(shí)際上就是將泡沫模樣置換成金屬液的過(guò)程，而在常壓消失模工藝下，不需要采用金屬液消失模進(jìn)行消熔處理，在鑄造過(guò)程中不需要增碳，而且有效解決了發(fā)氣的問(wèn)題。

1 大扭曲葉輪特點(diǎn)及鑄造要點(diǎn)

從前文的分析中我們不難看出，葉輪質(zhì)量對(duì)于泵能否有效運(yùn)行有著直接關(guān)系，而水力性能則是衡量葉輪質(zhì)量的重要指標(biāo)。對(duì)于葉輪水力性能影響最大的就是葉片形狀，如果葉片的形狀及扭曲度通過(guò)水力性能模擬設(shè)計(jì)，那么在鑄造過(guò)程中，其形狀是不允許發(fā)生任何改變的。大扭曲葉輪較普通葉輪相比，扭曲度較大，葉片形狀也更加復(fù)雜，而且葉片的厚度不均勻。

從技術(shù)方面來(lái)說(shuō)，在鑄造過(guò)程中，扭曲度和形狀必須滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，只有這樣，葉輪的水力性能才能得到保證。采用傳統(tǒng)的鑄造工藝，在鑄造過(guò)程中面臨的最大問(wèn)題就是無(wú)法起模，如果采取強(qiáng)制性起模，則其葉片形狀與圖紙?jiān)O(shè)計(jì)相比，將會(huì)產(chǎn)生較大出入，不能滿足水力性能要求。

鑄造葉輪采用材質(zhì)為304不銹鋼，具體化學(xué)成分為：其化學(xué)成分為：C≤0.08%，Si≤2.0%，Mn≤ 1.5%，Cr18.0%～ 21.0%，Mo≤ 0.5%，Ni8.0%～11.0%，P≤0.04% ，S≤0.04%。

2 常壓消失模鑄造工藝的優(yōu)勢(shì)分析

（1）在造型制芯工藝方面，傳統(tǒng)消失模鑄造與常壓消失模鑄造大致相同。

（2）傳統(tǒng)消失模鑄造工藝需要負(fù)壓，因此在鑄造過(guò)程中，需要一些龐大的設(shè)備，成本較高，而常壓消失模鑄造工藝，不需要負(fù)壓。因此在鑄造過(guò)程中，也不需要龐大的負(fù)壓設(shè)備，大大節(jié)省了鑄造成本。

（3）常壓消失模鑄造適用于單件小批量生產(chǎn)。

（4）與傳統(tǒng)消失模鑄造的工藝相比，常壓消失模在技術(shù)層面上要更勝一籌，在鑄造過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了無(wú)余量精確成形，在進(jìn)行澆注之前，并不需要用金屬液代替泡沫塑料模，而是通過(guò)氧焰，直接燒掉泡沫塑料模，整個(gè)消失模過(guò)程不需要金屬液的參與，也不需要進(jìn)行增碳處理。

（5）在常壓消失模鑄造工藝條件下，不僅沒(méi)有型芯，而且也不存在分型面，模樣沒(méi)有起模斜度，因此在對(duì)葉輪鑄件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，自由度得以提升。在此工藝下，鑄造出來(lái)的大扭曲葉輪不僅沒(méi)有毛刺和飛邊情況的出現(xiàn)，而且由于實(shí)模模樣的起模而造成的尺寸誤差也得以減小，鑄件尺寸的精度高達(dá)CT5-CT7，表面粗糙度為6.3～12.5 μm。與熔模精密鑄造水平接近。

（6）由于填充砂采用的是常規(guī)樹(shù)脂砂造型，與一般造型并無(wú)區(qū)別，因此，并不需要對(duì)操作人員進(jìn)行特殊培訓(xùn)。采用常壓消失模鑄造工藝，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且有效地改善了鑄造環(huán)境。

以鑄鋼葉輪為例，將傳統(tǒng)的消失模鑄造工藝改為常壓消失模鑄造工藝之后，鑄鋼葉輪的重量明顯減輕，而且節(jié)省了鑄造時(shí)間，加工、裝配費(fèi)用也得以降低。常壓消失模鑄造工藝鑄造出來(lái)的鑄件其重量較傳統(tǒng)消失模鑄造工藝減輕了15%左右，整體效率得到提升。

3 常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應(yīng)用

首先將經(jīng)過(guò)預(yù)發(fā)泡處理的泡沫塑料EPS珠粒置于模具當(dāng)中，連同模具一同放置于蒸汽中，此時(shí)，珠粒出現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)泡現(xiàn)象，發(fā)泡達(dá)到一定程度后，將會(huì)把整個(gè)型腔充滿，然后經(jīng)過(guò)脫模吹之后，將其置于溫室之中，繼續(xù)對(duì)發(fā)泡珠粒進(jìn)行熟化處理，最后，對(duì)其尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格之后，將定型固化涂料掛涂于鑄件表面，并將其烘干，在埋入砂型之前，確保葉片的剛度和強(qiáng)度。

經(jīng)過(guò)烘干處理的葉片直接按照常規(guī)造型方法將其放入型砂中即可。

在進(jìn)行澆注前，需要采用氧焰，將泡沫塑料模樣清除。以下是具體的參數(shù)設(shè)計(jì)：

（1）可鑄最小壁厚。對(duì)于不銹鋼葉片來(lái)說(shuō)，可鑄最小壁厚控制在4～5 mm。

（2）鑄造收縮率。在對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該保證模具型腔的尺寸為雙重收縮，雙重收縮指的是模樣和金屬收縮。如果采用EPS，此時(shí)模樣材料的收縮率在0.6%～0.8%，合金的收縮率為1.8%～2.15%。

（3）澆注。為了使鋼液能夠平穩(wěn)上升，建議采用底注式澆注系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速充型，因此避免葉片出現(xiàn)浮砂及冷隔現(xiàn)象。

（4）內(nèi)澆道尺寸。從理論上來(lái)講，對(duì)于內(nèi)澆道的尺寸設(shè)計(jì)并沒(méi)有具體的參考值，需要根據(jù)實(shí)際澆注實(shí)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。

（5）澆注溫度。模樣消失的過(guò)程體現(xiàn)的吸熱反應(yīng)，因此，在進(jìn)行澆注時(shí)，應(yīng)當(dāng)將溫度調(diào)高一些，通常情況下，澆注溫度在1 580～1 620 ℃之間 。

（6）冒口設(shè)計(jì)。通常情況下，冒口的位置設(shè)置在熱節(jié)部位，這樣設(shè)計(jì)的原因在于不受到造型起模的影響，如果冒口用于撇渣作用，那么通常將冒口設(shè)置在鑄件頂部。在消失模工藝下，全部采用球形暗冒口。

4 結(jié)語(yǔ)

我公司引進(jìn)常壓消失模鑄造工藝用于大扭曲葉鑄件多年，取得了良好的效果，徹底解決了之前存在的質(zhì)量問(wèn)題，生產(chǎn)工期也得到了保證，同時(shí)葉片的功率以及扭曲形狀得到也得到了保證。

為了檢驗(yàn)常壓消失模鑄造工藝下大扭曲葉輪的質(zhì)量，通過(guò)激光劃線對(duì)葉片進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果證明，葉片進(jìn)行了激光劃線檢測(cè)，與水力曲線完全符合。同時(shí)還進(jìn)行了性能試驗(yàn)，結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］ 何立明. 常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］. 鑄造，2011（12）.

［2］ 張冬梅. 數(shù)值模擬在消失模鑄造工藝中的應(yīng)用 ［J］. 鑄造技術(shù)，2015（01）.

Atmospheric EPC technology in the production of large distortion impeller

TG249.5

1009-797X （2015） 20-0097-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.027

劉臘勤，男，本科，研究方向?yàn)橄ｈT造及復(fù)雜件的精密鑄造、鋁合金箱體類鑄件的重力及低壓鑄造。

2015-09-16