解決大型泥漿泵葉輪流道粘砂問題

■馮曉冉

解決大型泥漿泵葉輪流道粘砂問題

■馮曉冉

葉輪作為泥漿泵重要的過流部件，質(zhì)量要求很高，但在實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)常會出現(xiàn)流道粘砂問題，嚴(yán)重影響鑄件外觀和內(nèi)在質(zhì)量。通過一系列的工藝控制，較好地解決了這一問題。

挖泥漿泵的葉輪既是過流部分的核心部件，又是鑄造生產(chǎn)的難點(diǎn)。隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步完善，大型葉輪的裂紋、縮孔問題已基本上得到了解決，但對于葉輪外觀質(zhì)量還需要進(jìn)一步提高。在前期的生產(chǎn)中流道內(nèi)時(shí)常發(fā)生粘砂問題，造成大量的修磨，浪費(fèi)較多人力、物力，情況嚴(yán)重的甚至直接報(bào)廢，因此解決這一問題迫在眉睫。

1. 生產(chǎn)現(xiàn)狀

葉輪生產(chǎn)時(shí)采用呋喃樹脂砂手工造型、制芯，型芯涂刷涂料采用醇基鋯石粉涂刷，大型泥泵葉輪直徑在2m左右，澆注重量一般在8～12t，澆注溫度1380～ 1400℃。

主要問題：葉輪流道內(nèi)粘砂，位置主要集中在葉片根部和蓋板相交的位置，如圖1、圖2所示。

2. 原因分析

（1）耐火度不夠，涂刷不足 大型泥漿泵葉輪澆注溫度多在1390℃左右，澆注重量多在7t以上，冷卻時(shí)間較長。當(dāng)金屬液溫度過高并在型砂中保持液態(tài)時(shí)間較長時(shí)，金屬液滲入砂型的能力強(qiáng)，同時(shí)涂料涂刷質(zhì)量較差也導(dǎo)致鐵液易與造型材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成粘砂。蓋板和葉片交接處造型后多為尖角或圓弧較小，澆注后在該處因砂型過熱也易引起化學(xué)粘砂。

（2）澆注溫度高，澆注速度過慢 大型高鉻鑄鐵件澆注時(shí)講究低溫快澆，但葉輪類鑄件形狀復(fù)雜，充型時(shí)間較長，為避免出現(xiàn)冷隔缺陷，采取提高澆注溫度的方法，在一定程度上增加了粘砂機(jī)率。

（3）蓋板與葉片相交處圓弧小 由于蓋板和葉片相交處圓弧較小，形成尖角砂，熱節(jié)集中且此處散熱較慢，易出現(xiàn)粘砂現(xiàn)象。

3. 解決措施

（1）提高充型速度 采用雙層澆道，使充型能力加強(qiáng)，改善型腔內(nèi)部同部位的溫度梯度，制芯時(shí)在流道芯中多放草繩，增加砂芯的退讓性。增加打磨工序，提高鑄件內(nèi)腔和表面清潔度，有利于涂刷均勻，并注意涂刷質(zhì)量，減少因涂刷不均造成局部涂層燒損而產(chǎn)生的缺陷。由CAE模擬澆注后的溫度場（見圖3），可明顯看到葉輪溫度分布較均勻，有效減少了溫度過熱部位的存在。

（2）增大蓋板和葉片相交處圓弧 在設(shè)計(jì)許可范圍內(nèi)增大蓋板和葉片相交處的圓弧，消除尖角現(xiàn)象，同時(shí)在該處造型時(shí)使用激冷效果較好的鉻鐵礦砂，增強(qiáng)該處的耐火度和激冷速度。為控制打磨圓角的操作質(zhì)量，制作圓弧卡板，這樣可確保在實(shí)施和檢查環(huán)節(jié)都有依據(jù)。

（3）提高流道內(nèi)涂刷質(zhì)量 應(yīng)保證流道內(nèi)砂型尤其是蓋板和葉片相交處的涂刷質(zhì)量，同時(shí)使用耐火度較高的涂料。涂刷過程中要保證涂刷不分層，無氣泡、黑皮等。每次涂刷的方向要與上一次的涂刷方向垂直，對于厚大件（＞100mm），至少刷5遍以上，涂料層厚度≥1mm；大型挖泥漿泵鑄件涂料層的厚度應(yīng)≥1.5mm，具體可按照鑄造工藝卡片要求執(zhí)行。每刷完一遍涂料后，靜置約3min，然后點(diǎn)火對涂層進(jìn)行干燥；大型鑄件（3m×3m以上砂箱）可自然晾干，時(shí)間不少于1天。對于特殊部位，如葉輪流道過流部位，葉片圓角處、冒口頸處和型砂壁較薄的槽，以及較小的孔應(yīng)多刷幾遍涂料，保證涂料層厚度，而且不應(yīng)存涂料。對于砂型不緊實(shí)的邊角部位，先用涂料膏壓平，再刷涂料。涂料性能要求見附表。

4. 效果驗(yàn)證

采取以上措施后，流道內(nèi)粘砂問題順利解決，流道內(nèi)光潔度高，外觀質(zhì)量較好（見圖4）。

流道粘砂問題順利解決，提高了鑄件質(zhì)量，避免了人力、物力的浪費(fèi)，在節(jié)約成本的同時(shí)更保證了交貨期，有力促進(jìn)了質(zhì)量升級工作的開展，也為我公司占領(lǐng)更多的疏浚市場提供了技術(shù)保證。

圖1　流道內(nèi)粘砂明顯

圖2　粘砂去除后的外觀

圖3　澆注后的葉輪溫度場分析

圖4　流道內(nèi)粘砂消失

涂料性能要求

馮曉冉，石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司。