中心壓邊冒口在飛輪鑄件上的應用

遼陽鍛壓機床有限公司 （遼寧 111000） 張懷敏 楊東明

我公司是生產鍛壓機床重點企業之一，飛輪、帶輪是壓力機上的重要零件，鑄造過程中極易產生縮松、氣孔、裂紋等缺陷。針對輪類鑄件結構均勻的特點，采用雨淋頂注或用扁平內澆口從上部圓周分散引入，在輪轂中心設置壓邊冒口，輪轂四周均布冷鐵的工藝，保證了輪類鑄件組織的均勻性，生產的鑄件組織致密，表面硬度均勻，工藝出品率較高。

1. 鑄造工藝

圖1所示的摩擦壓力機飛輪鑄件，材質為HT200，工藝為表干型，澆注溫度在1360～1390℃。澆注時，鐵液很快在雨淋圈上充滿，內澆口為雨淋口，具有很好的擋渣功能，鐵液從雨淋孔頂注，對鑄型沖擊小，鐵液形成由下到上的溫度梯度，先澆入的鐵液在鑄型下部冷卻收縮，可以得到后澆入鐵液的補縮；鐵液對液面的沖擊，更有利于氣體從金屬液面排出，熔渣也不易粘附在型壁上，鐵液分散而均勻地流入，從輪緣經輪輻到輪轂，克服了因局部過熱而產生組織縮松的現象，鑄件表面硬度均勻，組織致密。

圖1 飛輪雨淋頂注工藝

雨淋孔經高溫鐵液流過被加熱，澆口圈中的鐵液在澆注完畢后對輪緣有一定的補縮作用。另外，采用雨淋頂注工藝，還減小了砂箱尺寸，降低了型砂用量。

圖2為某飛輪鑄造工藝，考慮到重量及上平面比圖1所示飛輪增加較大，如果仍選用雨淋頂注，勢必增大雨淋孔徑，而影響擋渣效果，故選用扁平內澆口從頂面均勻分散引入，為滿足輪緣外壁質量要求較高的特點，內澆口采用切向，防止渣沖入粘附在緣壁，以保證輪緣外壁質量。

圖2 某飛輪中心壓邊冒口工藝

在輪緣外側放置冷鐵，由于冷鐵處激冷，石墨析出產生膨脹提前，有利于收縮和膨脹的早期疊加，自補縮性能得到改善。冷鐵不僅對安放部位有作用，而且對鑄件整體也有增強自補的增益作用。冒口的作用僅是補充均衡點之前自補不足的差額，根據該飛輪鑄件的結構和壁厚情況，選用壓邊冒口中心放置。

2. 工藝參數的選取

澆注系統尺寸的確定：內澆道截面積按下式進行計算。

式中 ∑F內——內澆道截面積總和（cm2）；

G——鑄件毛重（kg）；

M——經驗系數，取M＝1.0。

采用封閉式澆注系統。

壓邊冒口尺寸的確定如下：

（1）冒口直徑和高度 冒口體的大小應視鑄件的補縮要求而定，按分段熱節圓比例法選取。

大件：D＝（1.0～1.2）T

中件：D＝（1.5～2）T

H＝（1.5～2）D

式中，D為冒口直徑，H為壓邊冒口高度，T為熱節圓直徑或鑄件壁厚。

鑄件越小補縮要求越高，鑄件越厚大補縮要求越低；牌號越高，補縮要求越高。保持冒口有一定的高度，有助于冒口中金屬液有足夠的壓力來克服枝晶間的阻力，易于對鑄件進行有效的補縮。

（2）壓邊縫隙寬度和長度 合適的壓邊量，只要鑄件收縮，冒口體中有足夠的熱鐵液，冒口頸就不易凝固閘死，以保證充分補縮，當達到均衡點，由于鑄件進入自補縮階段，此時不管冒口頸是否通暢，冒口體中還有多少熱鐵液，鑄件不需要向冒口抽吸金屬液，鐵液停止補縮流動。

壓邊量過小，在均衡點之前鐵液流動的熱效應不足以抵擋壓邊處樹枝晶的增長，過早地閘死了補縮通道，此時鑄件內部的收縮還要抽吸冒口處鐵液，收縮得不到補充，導致液面脫離，逐漸內縮下降，產生縮孔缺陷。

過大的壓邊量，冒口頸成為最后凝固的地方，鑄件上平面會產生縮凹。

現有資料所提供的壓邊縫隙寬度值偏小，壓邊縫隙的寬度決定著冒口對鑄件的可能補縮時間，寬度增加，補縮時間延長，寬度值視鑄件結構、重量、材質牌號而定，一般取5～15mm，壓邊長度可?。?.8～1.2）D。

3. 工藝補充說明

（1）冷鐵的放置應距頂部、底部一定距離，防止尖角處激冷過快而產生白口。另外，要控制冷鐵的使用次數，隨著冷鐵重復使用次數的增加，石墨發生氧化和基體積物發生改變，其激冷能力下降。

（2）采用雨淋頂注工藝，澆注完畢時，澆口圈內應留一定鐵液，起補縮作用。

4. 結語

按上述雨淋頂注或扁平內澆口與中心壓邊冒口澆注的輪類鑄件，加工后均獲得無縮孔、縮松、組織致密，表面硬度均勻，工藝出品率較高的健全鑄件，大幅提高了鑄件的成品率，社會效益和經濟效益顯著。