賀 妍,王惠生（沈陽(yáng)鑄鍛工業(yè)有限公司,沈陽(yáng) 110000）

軍工用泵鑄鋼件鑄造工藝研究

賀 妍,王惠生
（沈陽(yáng)鑄鍛工業(yè)有限公司,沈陽(yáng) 110000）

摘 要：軍工用4662Q42泵體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，通過仔細(xì)的研究并采用對(duì)比方案，確定了最終鑄造工藝，最終達(dá)到客戶驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)順利交貨。本次方案的成功使我們?cè)谲姽ゎI(lǐng)域取得新突破。

關(guān)鍵詞：軍工用泵;奧氏體不銹鋼；鑄造工藝;冶煉工藝

對(duì)我國(guó)泵行業(yè)來說,雖然隨著水泵制造技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的不斷提高，無論從產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但高端市場(chǎng)的需求還是得不到滿足，特別是這種材質(zhì)為ZG0Cr19Ni9的250CL-5型電動(dòng)凝水泵的生產(chǎn)還尚屬首次。

據(jù)我們所了解的情況國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的電動(dòng)凝水泵已經(jīng)有了成熟的制造技術(shù)，但無具體研究報(bào)告的報(bào)道。

1 主要鑄件的鑄造工藝及冶煉工藝研究

該軍工用泵材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，鑄件尺寸精度，內(nèi)、外在質(zhì)量要求高，鑄件100%面進(jìn)行PΤ檢查。泵體結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，為三級(jí)泵，壁厚差異大，流道壁為14mm、最厚處102mm，渦室形狀跟普通泵體差異極大，吸入、吐出法蘭不在一個(gè)水平面上，有15°的傾斜角度。鑄件熱節(jié)的特別多，且部分無法放置冒口，產(chǎn)品極易產(chǎn)生有害變形、裂紋、粘砂、砂眼等鑄造缺陷。由于產(chǎn)品制造難度極大，需采取合理的制造手段及特殊的工藝方法來滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求。鑄件的成功試制生產(chǎn)，可為開拓軍工市場(chǎng)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)，為我國(guó)軍事實(shí)力的提升做出貢獻(xiàn)。

2 研究所達(dá)到的目標(biāo)

（1）鑄件過流部位打光達(dá)到QJ/S J13.104-2006C級(jí)。

（2）鑄件非過流部位打光QJ/S J13.104-2006B級(jí)。

（3）鑄件化學(xué)成分、機(jī)械性能滿足Q/SB J01.110-2006。

（4）鑄件PΤ檢驗(yàn)滿足QJ/S H51.01第三部分要求。

（5）水壓試驗(yàn)達(dá)到Q/SB J13.106-2006要求。

（6）生產(chǎn)出滿足用戶要求的鑄件。

3 工藝方案的確定

3.1 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該泵體的外廓尺寸為780*760*600mm，流道壁僅14mm，最厚處102mm，毛坯重量為800kg，鋼水量為1700kg，該鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，流道形狀不規(guī)則，泵體拉筋處有多個(gè)串皮孔（需鑄出）,基本為受阻收縮，鑄件極易產(chǎn)生縮孔、縮松、裂紋、夾渣等鑄造缺陷。

3.2 鑄造工藝研究方案的論證與選擇

3.2.1 澆注位置的確定

方案一：泵體中分面向上放置。優(yōu)點(diǎn)：吐出渦室和吸入渦室的砂芯容易固定。尺寸精度容易保證，泵體上熱節(jié)處容易放置冒口，鑄件有利于實(shí)現(xiàn)順序凝固。澆注位置和冷卻位置相一致；缺點(diǎn)：中分面（主要加工面）向上，表面不易光潔，組織不易致密，

容易產(chǎn)生夾雜等鑄造缺陷。吸入、吐出法蘭不易放置冒口。

方案二：泵體中分面向下，吸入、吐出法蘭向上。優(yōu)點(diǎn)：泵體上中分面（主要加工面）向下，組織致密表面比較光潔不易出現(xiàn)鑄造缺陷，其中分面熱節(jié)利用暗冒口補(bǔ)縮，吸入、吐出法蘭容易致密，且相對(duì)位置容易保證；缺點(diǎn)：吐出渦室、吸入渦室的砂芯不易固定。特別是吐出渦室法蘭與水平面呈15°的夾角，吐出渦室的砂芯容易產(chǎn)生漂芯現(xiàn)象。

通過以上兩種澆注位置的對(duì)比，擇優(yōu)確定B方案為泵體上的澆注位置。

3.2.2 鑄造分型面的選擇

分型面?。悍中兔鎻奈霚u室下端面分。其優(yōu)點(diǎn)是砂芯少，組芯效率高，鑄件不容易錯(cuò)牙，組芯時(shí)便于檢查型腔的尺寸，鑄件的尺寸容易控制。其缺點(diǎn)是吐出渦室法蘭易錯(cuò)牙，部分芯下芯比較困難，工裝復(fù)雜。

分型面B：分型面從渦室外皮上與吸入渦室法蘭之間分。其優(yōu)點(diǎn)：砂芯數(shù)目雖然多，但下芯方便，砂芯容易固定，工裝簡(jiǎn)便，兩層外皮芯子使得鑄件壁厚的控制更加準(zhǔn)確。其缺點(diǎn)是容易出現(xiàn)偏箱，飛邊毛刺較多。

通過對(duì)以上兩種分型面的論證分析，最后確定方案B為泵體的分型面。

3.2.3 工藝設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)的選擇

鑄造工藝參數(shù)選擇的是否合理直接影響鑄件的尺寸及形狀。因此在確定工藝參數(shù)時(shí)必須根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，技術(shù)要求，鑄件的復(fù)雜程度，材質(zhì)等全面考慮。

（1）鑄造縮尺。該泵體材質(zhì)為ZG0Cr19Ni9，縮尺選為2.5%。

（2）機(jī)械加工余量。鑄件各部分加工余量選擇如下：頂面加工余量15mm，底面加工余量12mm，其余加工余量為6～9mm。

（3）工藝補(bǔ)正量及分型負(fù)數(shù)。吸入吐出法蘭背面放置4mm補(bǔ)正量，分型負(fù)數(shù)為2mm，中分面渦室0～4mm補(bǔ)正量，壁厚向外增厚1.5mm，渦室開口均減3mm。

（4）冒口尺寸的確定和布置以及冷鐵的確定。利用鑄造手冊(cè)里公式計(jì)算出各處熱節(jié)，對(duì)應(yīng)熱節(jié)處冒口的模數(shù)應(yīng)不小于鑄件模數(shù)的1.2倍。由鑄鋼手冊(cè)分別求出各個(gè)部位的冒口尺寸。

由于產(chǎn)品泵腳與渦室之間，吸入渦室、吐出渦室之間以及下端等位置不易放置冒口，為防止產(chǎn)生裂紋、縮孔、縮松等缺陷，在熱節(jié)處分別放置為其圓角2倍的隨型成型冷鐵。

（5）澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。由于該泵體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚相差懸殊，其內(nèi)在質(zhì)量要求嚴(yán)格，澆注系統(tǒng)要滿足充型平穩(wěn)，有合理的上升速度，保證鑄造實(shí)現(xiàn)順序凝固，減少各部位的溫差等要求。因此，澆注系統(tǒng)采用完全開放階梯式底注。

4 鑄件試制結(jié)果分析

在生產(chǎn)過程中，嚴(yán)格控制每道工序的操作質(zhì)量，并對(duì)鑄件易產(chǎn)生鑄造缺陷部分采取相應(yīng)的措施。產(chǎn)品經(jīng)過首件劃線檢查，鑄件尺寸全部滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。鑄件無損檢測(cè)均滿足要求，化學(xué)成份、力學(xué)性能、鐵素體含量、晶間腐蝕等技術(shù)指標(biāo)經(jīng)檢驗(yàn)均滿足250CL-5電動(dòng)凝水泵質(zhì)量控制規(guī)程要求。

5 結(jié)論

250CL-5電動(dòng)凝水泵的鑄造工藝、工裝的設(shè)計(jì)，ZG0Cr19Ni9冶煉工藝的設(shè)計(jì)，經(jīng)過鑄件的生產(chǎn)，鑄件的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足客戶的要求。因此，確定該鑄件整個(gè)的生產(chǎn)過程合理可行，能滿足軍工用泵的要求。為公司今后開拓軍工市場(chǎng)打下了良好的基礎(chǔ)。