常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產中的應用

劉臘勤

（陜西法士特汽車傳動集團有限公司，陜西 西安 710000）

常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產中的應用

劉臘勤

（陜西法士特汽車傳動集團有限公司，陜西 西安 710000）

本文首先對大扭曲葉輪的結構特點和鑄造要點進行了分析，論述了常壓消失模鑄造葉輪工藝，就鑄造過程中應該注意的問題進行了討論。

消失模鑄造；大扭曲葉輪；技術

0 引言

泵中最為關鍵的部件就是葉輪，泵的穩定性及各項性能與葉輪的質量和鑄造技術有著直接關系。葉輪具有壁厚小、形狀復雜的特點，因此，傳統的鑄造技術不能滿足葉輪生產的形狀需要，因此其性能也就無法保證。如果想要保證葉輪的葉片形狀，在實際生產過程中，就不能對葉片進行起模處理。從現階段來看，大部分廠商選擇熔模精密鑄造生產葉輪，該葉片生產成本較高且效率較低，因此在實際生產過程中，并不是理想選擇。

我公司在生產大扭曲葉輪時，采用的是常壓消失模鑄造工藝與傳統砂型生產工藝相結合的方式，能夠有效解決生產難題。

與傳統鑄造相比，在澆注環節，常壓消失模鑄造采用的是泡沫填充型腔的方法，金屬液的充型過程實際上就是將泡沫模樣置換成金屬液的過程，而在常壓消失模工藝下，不需要采用金屬液消失模進行消熔處理，在鑄造過程中不需要增碳，而且有效解決了發氣的問題。

1 大扭曲葉輪特點及鑄造要點

從前文的分析中我們不難看出，葉輪質量對于泵能否有效運行有著直接關系，而水力性能則是衡量葉輪質量的重要指標。對于葉輪水力性能影響最大的就是葉片形狀，如果葉片的形狀及扭曲度通過水力性能模擬設計，那么在鑄造過程中，其形狀是不允許發生任何改變的。大扭曲葉輪較普通葉輪相比，扭曲度較大，葉片形狀也更加復雜，而且葉片的厚度不均勻。

從技術方面來說，在鑄造過程中，扭曲度和形狀必須滿足圖紙設計要求，只有這樣，葉輪的水力性能才能得到保證。采用傳統的鑄造工藝，在鑄造過程中面臨的最大問題就是無法起模，如果采取強制性起模，則其葉片形狀與圖紙設計相比，將會產生較大出入，不能滿足水力性能要求。

鑄造葉輪采用材質為304不銹鋼，具體化學成分為：其化學成分為：C≤0.08%，Si≤2.0%，Mn≤ 1.5%，Cr18.0%～ 21.0%，Mo≤ 0.5%，Ni8.0%～11.0%，P≤0.04% ，S≤0.04%。

2 常壓消失模鑄造工藝的優勢分析

（1）在造型制芯工藝方面，傳統消失模鑄造與常壓消失模鑄造大致相同。

（2）傳統消失模鑄造工藝需要負壓，因此在鑄造過程中，需要一些龐大的設備，成本較高，而常壓消失模鑄造工藝，不需要負壓。因此在鑄造過程中，也不需要龐大的負壓設備，大大節省了鑄造成本。

（3）常壓消失模鑄造適用于單件小批量生產。

（4）與傳統消失模鑄造的工藝相比，常壓消失模在技術層面上要更勝一籌，在鑄造過程中實現了無余量精確成形，在進行澆注之前，并不需要用金屬液代替泡沫塑料模，而是通過氧焰，直接燒掉泡沫塑料模，整個消失模過程不需要金屬液的參與，也不需要進行增碳處理。

（5）在常壓消失模鑄造工藝條件下，不僅沒有型芯，而且也不存在分型面，模樣沒有起模斜度，因此在對葉輪鑄件進行設計時，自由度得以提升。在此工藝下，鑄造出來的大扭曲葉輪不僅沒有毛刺和飛邊情況的出現，而且由于實模模樣的起模而造成的尺寸誤差也得以減小，鑄件尺寸的精度高達CT5-CT7，表面粗糙度為6.3～12.5 μm。與熔模精密鑄造水平接近。

（6）由于填充砂采用的是常規樹脂砂造型，與一般造型并無區別，因此，并不需要對操作人員進行特殊培訓。采用常壓消失模鑄造工藝，大大降低了工人的勞動強度，而且有效地改善了鑄造環境。

以鑄鋼葉輪為例，將傳統的消失模鑄造工藝改為常壓消失模鑄造工藝之后，鑄鋼葉輪的重量明顯減輕，而且節省了鑄造時間，加工、裝配費用也得以降低。常壓消失模鑄造工藝鑄造出來的鑄件其重量較傳統消失模鑄造工藝減輕了15%左右，整體效率得到提升。

3 常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產中的應用

首先將經過預發泡處理的泡沫塑料EPS珠粒置于模具當中，連同模具一同放置于蒸汽中，此時，珠粒出現進一步發泡現象，發泡達到一定程度后，將會把整個型腔充滿，然后經過脫模吹之后，將其置于溫室之中，繼續對發泡珠粒進行熟化處理，最后，對其尺寸進行檢驗，檢驗合格之后，將定型固化涂料掛涂于鑄件表面，并將其烘干，在埋入砂型之前，確保葉片的剛度和強度。

經過烘干處理的葉片直接按照常規造型方法將其放入型砂中即可。

在進行澆注前，需要采用氧焰，將泡沫塑料模樣清除。以下是具體的參數設計：

（1）可鑄最小壁厚。對于不銹鋼葉片來說，可鑄最小壁厚控制在4～5 mm。

（2）鑄造收縮率。在對模具進行設計時，應該保證模具型腔的尺寸為雙重收縮，雙重收縮指的是模樣和金屬收縮。如果采用EPS，此時模樣材料的收縮率在0.6%～0.8%，合金的收縮率為1.8%～2.15%。

（3）澆注。為了使鋼液能夠平穩上升，建議采用底注式澆注系統。該系統能夠實現快速充型，因此避免葉片出現浮砂及冷隔現象。

（4）內澆道尺寸。從理論上來講，對于內澆道的尺寸設計并沒有具體的參考值，需要根據實際澆注實驗進行調整。

（5）澆注溫度。模樣消失的過程體現的吸熱反應，因此，在進行澆注時，應當將溫度調高一些，通常情況下，澆注溫度在1 580～1 620 ℃之間 。

（6）冒口設計。通常情況下，冒口的位置設置在熱節部位，這樣設計的原因在于不受到造型起模的影響，如果冒口用于撇渣作用，那么通常將冒口設置在鑄件頂部。在消失模工藝下，全部采用球形暗冒口。

4 結語

我公司引進常壓消失模鑄造工藝用于大扭曲葉鑄件多年，取得了良好的效果，徹底解決了之前存在的質量問題，生產工期也得到了保證，同時葉片的功率以及扭曲形狀得到也得到了保證。

為了檢驗常壓消失模鑄造工藝下大扭曲葉輪的質量，通過激光劃線對葉片進行了檢測，檢測結果證明，葉片進行了激光劃線檢測，與水力曲線完全符合。同時還進行了性能試驗，結果滿足設計要求。

［1］ 何立明. 常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產中的應用［J］. 鑄造，2011（12）.

［2］ 張冬梅. 數值模擬在消失模鑄造工藝中的應用 ［J］. 鑄造技術，2015（01）.

Atmospheric EPC technology in the production of large distortion impeller

TG249.5

1009-797X （2015） 20-0097-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.027

劉臘勤，男，本科，研究方向為消失模鑄造及復雜件的精密鑄造、鋁合金箱體類鑄件的重力及低壓鑄造。

2015-09-16