淺析機架鑄件的工藝優化

劉朋柱

摘 要：文章詳細比較分析了箱體類鑄件傳統與優化后兩種鑄造工藝方案，介紹優化的工藝方案采用的措施，解決了鑄造生產中操作困難與各種鑄造缺陷，減短鑄件冷、熱加工的生產周期，鑄件質量明顯提高，實踐證明優化的工藝取得成功。

關鍵詞：機架鑄件；無縫鋼管；冒口切割

1 簡介

圖1

此類機架鑄件為定尺剪機架重要組裝部分，鑄件質量的好壞，直接關系到整體設備的穩定性、牢固性。所以鑄件質量及機械性能要求嚴格，鑄件要求整體超聲波探傷，鑄件轉角處要求裂紋檢查。其材質為普通碳素鋼ZG25，鑄件最大輪廓最大尺寸為2875mm×2170mm×1485mm，大部分壁厚100mm左右，形狀見圖1。

圖2

2 傳統工藝生產中的問題

此類產品采用傳統工藝方案（圖2）生產過程中，鑄件出現的主要問題體現在以下方面。

（1）鑄造造型時，合箱時位置容易偏差；（2）清理時，冒口切割難操做，冒口根清理工作繁重；（3）檢查毛坯表面，鑄件表面非常粗糙，經常出現凹坑、裂紋等缺陷。粗加工后探傷時，缺陷部位清除、焊補工作量較大；（4）直徑為φ275，長度為2100mm的圓孔鑄死，冷加持續鉆孔及擴孔最少使用時間50小時，冷加工每孔鐵削近1噸，嚴重增加產品的生產周期。

3 優化工藝采取的措施

3.1 優化的工藝方案改變造型方向，冒口放在大平面上，上箱除冒口外，沒有活件，合箱容易操作，并且清理切割冒口及清理冒口根部容易操作。

3.2 優化的工藝方案使用專用的壁厚為4mm的無縫鋼管，把尺寸為φ220×2100的超長圓孔鑄出，既解決孔內粘砂問題，又使鑄件壁厚平均，使鑄件整體收縮平衡，減少冷加工的生產周期。

3.3 優化工藝方案設計附具外冷鐵，為了保證鑄件下部能夠先凝固，實現順序凝固的最佳效果。

4 兩種工藝方案比較分析

采用傳統的工藝方案分析，上箱吊芯較多，芯骨焊牢固定操作困難，位置偏差后對正時不宜操作。根據我廠《鑄鋼件工藝編制規范》，φ230×2100的圓孔為臨界鑄出孔，工藝設計時，此處容易粘砂，且不容易清理，孔內出現裂紋缺陷焊補不宜操作，并且懸臂芯不容易固定，所以圓孔鑄死；由于考慮鋼水補縮，在熱節大的圓柱上必須冒口放在。不但減低鑄件收得率，清理冒口根部弧形面修平操作難度也很大，所以清理冒口根部需要較多時間，增加鑄件生產周期。

鑄壁厚度不均，兩圓柱之間餓大平面厚度為100mm，但距離過長，同時凝固時局部不能及時補縮，所以出現凹坑，傳統澆注工藝方案型腔下表面內鋼水夾雜與未清凈浮砂較難上浮到分型面上或冒口內，并且內腔表面產生的氣泡有一定水平距離移動才能逸出，逸出難度較大，所以在表面容易產生裂紋、氣孔等缺陷。

圖3

采用優化的工藝方案（圖3）分析，鑄鋼件凝固時，型腔內的液態金屬在下方鑄壁處先凝固，在一定的自重壓力作用下，冒口內液態金屬向下方已凝固結殼的鑄件內部壓入金屬液，補償其內部金屬液的液態收縮和凝固收縮所需的金屬液量。

優化的工藝方案型芯都在側面，下芯對齊操作容易，減少鑄件尺寸偏差，也就間接減少冷加工及焊補工作量，加快生產速度。傳統的工藝方案型腔下表面塞嚴芯縫及清除浮砂人工操作比較困難；優化的工藝方案由于鑄件形成兩個相對側立面，塞嚴芯縫及清觸浮砂人工操作相對容易。

優化的工藝方案，本身增大鑄件壓頭，主要工作表面位于冒口下，利于鑄件補縮，并且自身凝固收縮時補縮通道沒有阻礙；自重壓力作用下，冒口內液態金屬向下方已凝固結殼的鑄件內部壓入金屬液的能力增大，工藝要求在下下部及轉角等較大熱節處放置外冷鐵，符合鑄鋼件順序凝固原則，加速鑄件下部凝固，保證鑄件質量。

傳統的工藝方案型腔內液面上升時，由于鑄件截面突然轉變，致使液面上升速度快慢不一較難控制，只能理論計算平均的上升速度，型腔內鋼水夾卷的氣體夾雜及型壁表面產生的氣體很難上浮進入冒口內。優化的工藝型腔內液面上升速度可以穩定、平緩上升。鋼水內夾雜及未清凈浮砂無阻礙的上浮到冒口內，內腔芯表面產生的氣泡因密度較小而直接上浮逸出到分型面上或冒口中，減小缺陷產生的可能性。

圖4

5 結束語

采用優化工藝生產兩件鑄件，解決從前生產過程中操作困難及出現的缺陷，毛坯表面質量明顯提高見（圖4），并且大大縮短冷熱加工的生產周期。實踐證明優化后的工藝取得了成功。endprint

摘 要：文章詳細比較分析了箱體類鑄件傳統與優化后兩種鑄造工藝方案，介紹優化的工藝方案采用的措施，解決了鑄造生產中操作困難與各種鑄造缺陷，減短鑄件冷、熱加工的生產周期，鑄件質量明顯提高，實踐證明優化的工藝取得成功。

關鍵詞：機架鑄件；無縫鋼管；冒口切割

1 簡介

圖1

此類機架鑄件為定尺剪機架重要組裝部分，鑄件質量的好壞，直接關系到整體設備的穩定性、牢固性。所以鑄件質量及機械性能要求嚴格，鑄件要求整體超聲波探傷，鑄件轉角處要求裂紋檢查。其材質為普通碳素鋼ZG25，鑄件最大輪廓最大尺寸為2875mm×2170mm×1485mm，大部分壁厚100mm左右，形狀見圖1。

圖2

2 傳統工藝生產中的問題

此類產品采用傳統工藝方案（圖2）生產過程中，鑄件出現的主要問題體現在以下方面。

（1）鑄造造型時，合箱時位置容易偏差；（2）清理時，冒口切割難操做，冒口根清理工作繁重；（3）檢查毛坯表面，鑄件表面非常粗糙，經常出現凹坑、裂紋等缺陷。粗加工后探傷時，缺陷部位清除、焊補工作量較大；（4）直徑為φ275，長度為2100mm的圓孔鑄死，冷加持續鉆孔及擴孔最少使用時間50小時，冷加工每孔鐵削近1噸，嚴重增加產品的生產周期。

3 優化工藝采取的措施

3.1 優化的工藝方案改變造型方向，冒口放在大平面上，上箱除冒口外，沒有活件，合箱容易操作，并且清理切割冒口及清理冒口根部容易操作。

3.2 優化的工藝方案使用專用的壁厚為4mm的無縫鋼管，把尺寸為φ220×2100的超長圓孔鑄出，既解決孔內粘砂問題，又使鑄件壁厚平均，使鑄件整體收縮平衡，減少冷加工的生產周期。

3.3 優化工藝方案設計附具外冷鐵，為了保證鑄件下部能夠先凝固，實現順序凝固的最佳效果。

4 兩種工藝方案比較分析

采用傳統的工藝方案分析，上箱吊芯較多，芯骨焊牢固定操作困難，位置偏差后對正時不宜操作。根據我廠《鑄鋼件工藝編制規范》，φ230×2100的圓孔為臨界鑄出孔，工藝設計時，此處容易粘砂，且不容易清理，孔內出現裂紋缺陷焊補不宜操作，并且懸臂芯不容易固定，所以圓孔鑄死；由于考慮鋼水補縮，在熱節大的圓柱上必須冒口放在。不但減低鑄件收得率，清理冒口根部弧形面修平操作難度也很大，所以清理冒口根部需要較多時間，增加鑄件生產周期。

鑄壁厚度不均，兩圓柱之間餓大平面厚度為100mm，但距離過長，同時凝固時局部不能及時補縮，所以出現凹坑，傳統澆注工藝方案型腔下表面內鋼水夾雜與未清凈浮砂較難上浮到分型面上或冒口內，并且內腔表面產生的氣泡有一定水平距離移動才能逸出，逸出難度較大，所以在表面容易產生裂紋、氣孔等缺陷。

圖3

采用優化的工藝方案（圖3）分析，鑄鋼件凝固時，型腔內的液態金屬在下方鑄壁處先凝固，在一定的自重壓力作用下，冒口內液態金屬向下方已凝固結殼的鑄件內部壓入金屬液，補償其內部金屬液的液態收縮和凝固收縮所需的金屬液量。

優化的工藝方案型芯都在側面，下芯對齊操作容易，減少鑄件尺寸偏差，也就間接減少冷加工及焊補工作量，加快生產速度。傳統的工藝方案型腔下表面塞嚴芯縫及清除浮砂人工操作比較困難；優化的工藝方案由于鑄件形成兩個相對側立面，塞嚴芯縫及清觸浮砂人工操作相對容易。

優化的工藝方案，本身增大鑄件壓頭，主要工作表面位于冒口下，利于鑄件補縮，并且自身凝固收縮時補縮通道沒有阻礙；自重壓力作用下，冒口內液態金屬向下方已凝固結殼的鑄件內部壓入金屬液的能力增大，工藝要求在下下部及轉角等較大熱節處放置外冷鐵，符合鑄鋼件順序凝固原則，加速鑄件下部凝固，保證鑄件質量。

傳統的工藝方案型腔內液面上升時，由于鑄件截面突然轉變，致使液面上升速度快慢不一較難控制，只能理論計算平均的上升速度，型腔內鋼水夾卷的氣體夾雜及型壁表面產生的氣體很難上浮進入冒口內。優化的工藝型腔內液面上升速度可以穩定、平緩上升。鋼水內夾雜及未清凈浮砂無阻礙的上浮到冒口內，內腔芯表面產生的氣泡因密度較小而直接上浮逸出到分型面上或冒口中，減小缺陷產生的可能性。

圖4

5 結束語

采用優化工藝生產兩件鑄件，解決從前生產過程中操作困難及出現的缺陷，毛坯表面質量明顯提高見（圖4），并且大大縮短冷熱加工的生產周期。實踐證明優化后的工藝取得了成功。endprint

摘 要：文章詳細比較分析了箱體類鑄件傳統與優化后兩種鑄造工藝方案，介紹優化的工藝方案采用的措施，解決了鑄造生產中操作困難與各種鑄造缺陷，減短鑄件冷、熱加工的生產周期，鑄件質量明顯提高，實踐證明優化的工藝取得成功。

關鍵詞：機架鑄件；無縫鋼管；冒口切割

1 簡介

圖1

此類機架鑄件為定尺剪機架重要組裝部分，鑄件質量的好壞，直接關系到整體設備的穩定性、牢固性。所以鑄件質量及機械性能要求嚴格，鑄件要求整體超聲波探傷，鑄件轉角處要求裂紋檢查。其材質為普通碳素鋼ZG25，鑄件最大輪廓最大尺寸為2875mm×2170mm×1485mm，大部分壁厚100mm左右，形狀見圖1。

圖2

2 傳統工藝生產中的問題

此類產品采用傳統工藝方案（圖2）生產過程中，鑄件出現的主要問題體現在以下方面。

（1）鑄造造型時，合箱時位置容易偏差；（2）清理時，冒口切割難操做，冒口根清理工作繁重；（3）檢查毛坯表面，鑄件表面非常粗糙，經常出現凹坑、裂紋等缺陷。粗加工后探傷時，缺陷部位清除、焊補工作量較大；（4）直徑為φ275，長度為2100mm的圓孔鑄死，冷加持續鉆孔及擴孔最少使用時間50小時，冷加工每孔鐵削近1噸，嚴重增加產品的生產周期。

3 優化工藝采取的措施

3.1 優化的工藝方案改變造型方向，冒口放在大平面上，上箱除冒口外，沒有活件，合箱容易操作，并且清理切割冒口及清理冒口根部容易操作。

3.2 優化的工藝方案使用專用的壁厚為4mm的無縫鋼管，把尺寸為φ220×2100的超長圓孔鑄出，既解決孔內粘砂問題，又使鑄件壁厚平均，使鑄件整體收縮平衡，減少冷加工的生產周期。

3.3 優化工藝方案設計附具外冷鐵，為了保證鑄件下部能夠先凝固，實現順序凝固的最佳效果。

4 兩種工藝方案比較分析

采用傳統的工藝方案分析，上箱吊芯較多，芯骨焊牢固定操作困難，位置偏差后對正時不宜操作。根據我廠《鑄鋼件工藝編制規范》，φ230×2100的圓孔為臨界鑄出孔，工藝設計時，此處容易粘砂，且不容易清理，孔內出現裂紋缺陷焊補不宜操作，并且懸臂芯不容易固定，所以圓孔鑄死；由于考慮鋼水補縮，在熱節大的圓柱上必須冒口放在。不但減低鑄件收得率，清理冒口根部弧形面修平操作難度也很大，所以清理冒口根部需要較多時間，增加鑄件生產周期。

鑄壁厚度不均，兩圓柱之間餓大平面厚度為100mm，但距離過長，同時凝固時局部不能及時補縮，所以出現凹坑，傳統澆注工藝方案型腔下表面內鋼水夾雜與未清凈浮砂較難上浮到分型面上或冒口內，并且內腔表面產生的氣泡有一定水平距離移動才能逸出，逸出難度較大，所以在表面容易產生裂紋、氣孔等缺陷。

圖3

采用優化的工藝方案（圖3）分析，鑄鋼件凝固時，型腔內的液態金屬在下方鑄壁處先凝固，在一定的自重壓力作用下，冒口內液態金屬向下方已凝固結殼的鑄件內部壓入金屬液，補償其內部金屬液的液態收縮和凝固收縮所需的金屬液量。

優化的工藝方案型芯都在側面，下芯對齊操作容易，減少鑄件尺寸偏差，也就間接減少冷加工及焊補工作量，加快生產速度。傳統的工藝方案型腔下表面塞嚴芯縫及清除浮砂人工操作比較困難；優化的工藝方案由于鑄件形成兩個相對側立面，塞嚴芯縫及清觸浮砂人工操作相對容易。

優化的工藝方案，本身增大鑄件壓頭，主要工作表面位于冒口下，利于鑄件補縮，并且自身凝固收縮時補縮通道沒有阻礙；自重壓力作用下，冒口內液態金屬向下方已凝固結殼的鑄件內部壓入金屬液的能力增大，工藝要求在下下部及轉角等較大熱節處放置外冷鐵，符合鑄鋼件順序凝固原則，加速鑄件下部凝固，保證鑄件質量。

傳統的工藝方案型腔內液面上升時，由于鑄件截面突然轉變，致使液面上升速度快慢不一較難控制，只能理論計算平均的上升速度，型腔內鋼水夾卷的氣體夾雜及型壁表面產生的氣體很難上浮進入冒口內。優化的工藝型腔內液面上升速度可以穩定、平緩上升。鋼水內夾雜及未清凈浮砂無阻礙的上浮到冒口內，內腔芯表面產生的氣泡因密度較小而直接上浮逸出到分型面上或冒口中，減小缺陷產生的可能性。

圖4

5 結束語

采用優化工藝生產兩件鑄件，解決從前生產過程中操作困難及出現的缺陷，毛坯表面質量明顯提高見（圖4），并且大大縮短冷熱加工的生產周期。實踐證明優化后的工藝取得了成功。endprint