采用潮模砂批量生產濕地履帶板

軒世成，來旭強，馬玉民

（中國一拖集團有限公司鑄鋼廠，河南 洛陽 471004）

濕地履帶板（IV25002）是工程機械鑄鋼件，材質為ZG40Mn2，該零件的結構特點是：壁薄，零件大部分壁厚為8mm，兩端壁厚為7mm，呈長條狀，V形凹入，外形尺寸800mm×192mm，如圖1所示。采用手工水玻璃砂生產濕地履帶板時，由于造型周期長，生產效率低，導致生產進度緩慢，同時，鑄件不易清砂，操作難度大，另由于水玻璃砂的透氣性、退讓性差，鑄件還易出現澆不足、熱裂紋、皺皮等鑄造缺陷，影響了鑄件的質量要求。

圖1 零件的結構簡圖

為縮短供貨周期，按期給客戶提供批量合格的濕地履帶板鑄件，通過工藝改進，工藝驗證，實現了潮模砂批量生產濕地履帶板。

1 工藝措施

1.1 改進下芯工藝

原工藝如圖2a），采用手工水玻璃砂生產時，為保證鑄件澆注成形時邊緣輪廓清晰，將鑄件V形凹入內腔用下模成型，芯子采用吊芯的方法吊在上箱，在手工操作時芯子不易下到底，且容易出現錯偏，難以保證裝配孔位置，致使部分鑄件因尺寸超差而報廢。在采用潮模砂生產時，為消除裝配孔錯偏，對原工藝進行改進，采用圖2b）的方法，將芯子做成預埋砂芯[1]，芯頭做成上大下小，造型時事先將砂芯放在上模型對應位置得備用孔內，只露出芯頭，造型填砂震實后芯頭被埋在砂型中。改進后砂芯定位精確，可消除裝配孔錯偏。

圖2 工藝改進圖

1.2 型砂配制

選用細粒面砂和高透氣性背砂。與液體金屬直接接觸的型面用細粒面砂，其他部分選用高透氣性的背砂。背砂為平常使用的一般黏土砂（舊砂）。面砂要求耐火度高，背砂耐火度可稍低些。造型時由于面砂層較?。ㄒ话銥?0mm～30mm），對整個砂型透氣性影響不大。面砂配比如表1。

表1 面砂配比 （體積分數，%）

說明：水的加入量：依下表中緊實率要求，根據天氣情況、砂子濕度適當加入。加料順序為砂-膨潤土粉-蘇打（干混 2 min）-水（濕混 2 min）-紙漿-重油。面砂的性能要求如表2。

表2 面砂的性能要求

1.3 工裝模具

由于采用批量流水線生產，砂箱采用的是標準砂箱，砂箱內腔尺寸（長×寬×高）上箱為910mm×600mm×175mm， 下箱尺寸為 910mm×600mm×200mm，根據鑄件鋼種，鑄造縮尺選為2%，工藝布置如圖3。

圖3 工藝布置簡圖

在標準底板上布置二塊模型，內澆口設計成扁平形狀，截面積為70mm×10mm，不僅便于鋼水順利的流入型腔，還起到一定的擋渣效果。在上模型外側增設排氣針（φ30mm×220mm），每型6個，每邊3個，同時改進上砂箱壓頭，使排氣針在造上型時能捅透砂型，這樣上箱造型后型腔直通大氣。澆注時氣體能夠順利地從型腔內排出，鋼水迅速地充滿型腔，使鑄件輪廓飽滿。

1.4 造型操作

采用Z148B震壓式造型機造型，首先將預埋砂芯放置到位，然后按面砂使用要求在模型表面撒一層面砂，然后加背砂，在砂箱上放好充砂框，將型砂一次充滿，開始震擊時將砂子扒好，然后取下充砂框。砂型硬度達到工藝要求時，停止震擊，并加壓，然后起模，將上模澆口杯修光潔，將砂型送去合箱。為使型砂緊實均勻，造型機震擊次數為20～30次，并采用砂型硬度計測定型砂硬度：上砂型為HB60～70，下砂型為HB70～80。

1.5 澆注控制

1）嚴格控制澆注速度，澆包抬的過高，澆注速度太快，會造成對砂型強烈沖擊，產生掉砂。澆注速度太慢，液體金屬流動慢，降溫太快產生凝固，使鑄件不易成形。澆注時，澆包盡可能地接近澆口杯，減少液體金屬對砂型的沖擊。

2）嚴格格控制鋼水澆注溫度，在不影響金屬流動性，保證鑄件不出現澆不足缺陷的情況下，盡可能降低液體金屬的澆注溫度。澆注溫度采用1580℃左右。

3）由于濕地履帶板壁薄，為使澆注后的鑄件不產生變形，澆注后開箱時間定為50min。

2 生產驗證

按照上述工藝措施，進行了2次小批生產，共生產鑄件120件，質量檢測結果如表3。

表3 檢測結果

從表3數據可以看出潮模砂生產鑄件的優點：1）潮模砂的退讓性好，鑄件產生熱裂紋的傾向性小；2）潮模砂的透氣性好，排氣系統通暢，鑄件輪廓成形好；3）采用機械化造型，潮模砂容易起模，鑄件尺寸精確高；4）采用流水線生產，一爐鋼水澆注的鑄件數量多，化學成分、機械性能一致。

采用潮模砂生產濕地履帶板后，單班造型箱數增大到300箱，是手工水玻璃砂造型箱數的6倍（手工水玻璃砂單班造型50箱），鑄件廢品率由原來的8.9%減小到3.1%，供貨周期由原來的26 d縮短為20d。

3 結論

采用潮模砂，能夠實現濕地履帶板的批量生產，同時，鑄件尺寸精確，廢品率低，不僅產品質量得到提高，還能夠在短期內完成大批量的生產任務。

［1］姜希尚.鑄造手冊（第5卷）鑄造工藝［M］.北京：機械工業出版社，1994.