大型圓環(huán)狀鑄件刮板及拼芯造型的應(yīng)用

廣西右江礦務(wù)局機(jī)械廠（田東新州 531501）賓春雄

從2012年4月份以來，我廠開始接產(chǎn)的南寧發(fā)電設(shè)備總廠的水力發(fā)電設(shè)備鑄件。由于發(fā)電設(shè)備都是依據(jù)各地河流的水力、場(chǎng)地等實(shí)際情況設(shè)置發(fā)電機(jī)組，大小規(guī)格不統(tǒng)一，通用性少，受此影響我廠接產(chǎn)其鑄件回頭率很低，同一種名稱的鑄件，規(guī)格就有二十幾種，鑄造模樣無法通用，成為鑄造生產(chǎn)的瓶頸，其中直徑達(dá)3100mm的下環(huán)，由于直徑大，起模方向不統(tǒng)一，木模制作難度大，也不可能再設(shè)計(jì)專門適用的砂箱，屬于特別難生產(chǎn)的鑄鋼件之一，因此很有必要進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

1.攻關(guān)及改進(jìn)措施

為達(dá)到既滿足此類鑄件質(zhì)量，又能簡(jiǎn)便快捷且低耗地把鑄件鑄造出來，我們進(jìn)行了以下幾個(gè)步驟的攻關(guān)及改進(jìn)。

（1）芯盒 由一個(gè)實(shí)樣模及配套芯盒改為只用2～4個(gè)芯盒即可完成。下環(huán)鑄件零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

（2）鑄件分析及木模樣制作 該下環(huán)鑄件材質(zhì)為ZG270－500，截面形狀較為復(fù)雜，在其環(huán)狀底面又分布著六等份的加強(qiáng)筋，鑄件收縮率按常規(guī)選取2%，因?yàn)樯靶丸T造，鑄件毛重較大，加工面的單邊余量選取頂面8mm、底面6mm。木模樣按回轉(zhuǎn)體的半徑截取截面處的尺寸，適當(dāng)留出加工余量后做出刮板、定位銷及圓心定位座，如圖2所示。

圖2

（3）砂型制作 根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們決定采用水玻璃CO2硬化石英砂刮板造型，其生產(chǎn)要點(diǎn)是：①通過設(shè)置在刮板上與鑄件的截面形狀和尺寸相應(yīng)的工作面，在造型時(shí)繞定點(diǎn)（即定位銷）旋轉(zhuǎn)，將外形刮出所需形狀和尺寸的砂型。②利用制作芯盒的辦法按6～12等份把鑄件的空（芯）腔位置在砂型上裝配組合連接，使其形成鑄件的完整砂芯。③最后通過刮板上的定位標(biāo)志將不同規(guī)格的砂芯組合及圍芯操作，然后將內(nèi)腔周邊的浮砂掃除干凈即完成砂型的制作工序。

（4）砂型尺寸檢驗(yàn) 由于這種造型生產(chǎn)工藝是用刮板及砂芯組合拼裝而成，因此在完成外模及內(nèi)腔的裝配組合工作后，必須對(duì)各連接處的主要尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)，這樣也有利于檢驗(yàn)刮板及芯盒的尺寸是否合格，為進(jìn)入下一步工序打下良好基礎(chǔ)。

（5）合理設(shè)置澆注系統(tǒng)及冒口 為了保證鋼液能夠快速而平穩(wěn)地流入型腔，決定采用半開放式雙層環(huán)形澆注系統(tǒng)，直澆道和內(nèi)澆道直徑均為80mm，橫澆道直徑為90mm。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況觀察，鋼液充型平穩(wěn)，未發(fā)現(xiàn)有吸氣、塌箱、崩漏鋼液及上下兩層內(nèi)澆道同時(shí)進(jìn)液現(xiàn)象。另外，為使鑄件組織致密，獲得無缺陷的優(yōu)良鑄件，加強(qiáng)對(duì)鑄件的補(bǔ)縮效果，考慮全部采用腰圓形保溫冒口，在內(nèi)圓放置3個(gè)1#冒口，在外圈法蘭部位放置4個(gè)均勻分布的2#冒口，如圖3所示。

圖3 下環(huán)鑄件澆冒口系統(tǒng)示意

2.澆注工藝

澆注前鋼液要在澆包內(nèi)靜置5min，保證去除雜質(zhì)及脫氧完全后，溫度合適時(shí)才能開始澆注。澆注時(shí)澆注速度采用先快后緩再慢原則，并在砂型四周及冒口處點(diǎn)火引氣，在澆注結(jié)束時(shí)要補(bǔ)澆冒口，最后在冒口上覆蓋無碳保溫覆蓋劑。

3.改進(jìn)效果

鑄件在鑄型內(nèi)保溫兩天后開箱落砂，經(jīng)清理鑄件輪廓清晰，表面整潔，割除澆冒口后進(jìn)一步檢驗(yàn)，外觀尺寸完全符合圖樣要求，超聲波檢測(cè)也達(dá)到了Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。附鑄試塊的力學(xué)性能各項(xiàng)指標(biāo)也符合客戶要求。在后續(xù)的機(jī)械加工過程中，沒有發(fā)現(xiàn)大的氣孔、縮孔、夾渣等鑄造缺陷，加工余量設(shè)計(jì)合理，尺寸重復(fù)性好，既節(jié)約了加工工時(shí)，又降低了生產(chǎn)成本。

4.產(chǎn)生效益

此工藝由大型實(shí)樣模改為分割小砂芯盒，單是從木材消耗上就可減少3/4以上，而且在造型時(shí)型腔四周與鋼液接觸面采用新面砂，其余部位用舊砂填充，可減少新砂一半的用量，再加上人工能夠合理分配，避免怠工現(xiàn)象，增加了工時(shí)的利用率，此三項(xiàng)在節(jié)能降耗方面經(jīng)濟(jì)效益較為可觀。

造型方面，由原來的3人兩天完成一件到現(xiàn)在的3人一天即可完成，節(jié)省了三個(gè)工時(shí)，新砂用量由原來的每噸鑄件用砂900kg減少到450kg。該類鑄件生產(chǎn)了約400t，累計(jì)節(jié)約材料人工費(fèi)16萬多元。

另外，該造型方法避免了實(shí)樣起模時(shí)容易脫落傷人、翻砂箱時(shí)存在危險(xiǎn)的現(xiàn)象，達(dá)到了安全生產(chǎn)，且由于生產(chǎn)周期短，及時(shí)交貨，提高了我廠的信譽(yù)。

此新工藝試制成功后，以其操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，耗材少，成品率高而深受工人的歡迎，現(xiàn)已由大型圓環(huán)、對(duì)稱鑄件發(fā)展到內(nèi)腔復(fù)雜的較大蓋類鑄件，并推廣到我廠所有鑄造車間。

5.結(jié)語

大型圓環(huán)鑄件的刮板、拼芯造型新工藝推廣應(yīng)用后，我廠依照此新工藝生產(chǎn)了50個(gè)系列200多個(gè)品種的鑄件，產(chǎn)品合格率達(dá)100%，既解決了歷年來的生產(chǎn)難題，又節(jié)約了木模費(fèi)用及大量的原材料，生產(chǎn)成本大幅降低。同時(shí)，由于節(jié)省了較多的木材，實(shí)現(xiàn)了綠色鑄造，從而提高了鑄件生產(chǎn)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，達(dá)到了技術(shù)攻關(guān)的目的。