橡膠成型硫化機(jī)球鐵真空罩的鑄造

紀(jì)漢成，高平（金壇市金崗機(jī)械制造有限公司，江蘇常州 213242）

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橡膠成型硫化機(jī)球鐵真空罩的鑄造

紀(jì)漢成，高平
（金壇市金崗機(jī)械制造有限公司，江蘇常州 213242）

摘要：介紹了硫化機(jī)球鐵真空罩的鑄造工藝，包括澆冒口系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、過濾及激冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，闡術(shù)了采用變徑陶瓷管及成型芯筒的生產(chǎn)工藝要點(diǎn)，徹底解決了鑄件縮孔、縮松及氣孔缺陷，提高了鑄件成品率，降低了生產(chǎn)成本，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵；硫化機(jī)真空罩；變徑陶瓷管；成型芯筒；縮松及氣孔

目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用橡膠成型真空硫化機(jī)生產(chǎn)精密復(fù)雜橡膠件，采用高負(fù)壓真空罩設(shè)計(jì)，合模前將真空罩內(nèi)的空氣抽凈，使橡膠料在真空狀態(tài)下依模具形狀成型，然后硫化。真空成型硫化提高了模具的的排氣能力，提高了橡膠件的成型能力和生產(chǎn)效率。其中真空罩是其設(shè)備的關(guān)鍵部件，密封性能要求好，可靠性要求高，鑄件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量要求高，不允許有砂眼、氣孔、縮孔縮松、夾渣等鑄造缺陷。

1　鑄件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

真空罩的結(jié)構(gòu)如圖1所示，為箱體類結(jié)構(gòu)。鑄件材料牌號(hào)為QT500-7，鑄件凈質(zhì)量218 kg，最大輪廓尺寸1085 mm×855 mm×558 mm，平均壁厚為15 mm，最大壁厚為50 mm，要求鑄件在鑄態(tài)下達(dá)到使用性能。上圓孔內(nèi)及下端面加工槽內(nèi)，要求密封性能好，不允許有縮松、氣孔、夾渣等缺陷。

鑄件要求的化學(xué)成分為：w（C） 3.6%～3.7%，w（Si）2.5%～2.6%，w（Mn） 0.35%～0.45%，w（P）≤0.06%，w（S）≤0.02%，w（Mg） 0.03%～0.05%，w（RE） 0.01%～0.02%。力學(xué)性能要求為：抗拉強(qiáng)度≥500 MPa，屈服強(qiáng)度≥320 MPa，伸長(zhǎng)率≥7%，硬度170～230 HB。

圖1　鑄件結(jié)構(gòu)

2　原生產(chǎn)工藝及存在問題

2.1原工藝

采用呋喃樹脂砂造型制芯，中底注大方口密封面朝下、爬芯扁澆口無冒口鑄造工藝[1]。設(shè)內(nèi)腔整體砂芯1只，側(cè)耳砂芯2只，4只導(dǎo)柱孔自來成型，側(cè)圓柱搭子側(cè)活塊。直澆道穿過中間整體砂芯，橫澆道及內(nèi)澆道分布于砂芯芯頭處。設(shè)上圓口圓柱底面放置厚度為50 mm環(huán)形成型冷鐵6塊。

采用半開放式注系統(tǒng)[2]，澆道截面積之比為F直∶F橫∶F內(nèi)=1∶1.6∶1.3。中底注澆注鐵液質(zhì)量為278 kg，取鑄件的澆注時(shí)間為30 s，根據(jù)魏兵大孔出流理論[3]計(jì)算，內(nèi)澆道總面積為37.5 cm2，設(shè)4道爬芯內(nèi)澆道，截面尺寸為76/80 mm×12 mm；設(shè)4道橫澆道，截面尺寸為30/35 mm×35 mm；直澆道截面尺寸為ф60 mm。

鑄件上表面設(shè)4個(gè)扁形排氣冒口片，其尺寸為上口100 mm×25 mm，下口80 mm×12 mm，并加放尺寸為ф60 mm/ф100 mm×150 mm的圓形溢流冒口圈。采用4片75 mm×75 mm×20 mm垂直放置的直孔陶瓷過濾片過濾鐵液，鑄件冷卻保溫時(shí)間控制在6 h。

原鐵液化學(xué)成分為：w（C） 3.75%～3.85%，w（Si）1.4%～1.5%，w（Mn） 0.35%～0.45%，w（P） ≤0.06%，w （S） ≤0.025%，。嚴(yán)格控制生鐵、廢鋼等原材料中反球化元素，如Ti含量，防止球化衰退和不良。采用普通沖入法（三明治）球化處理方式，應(yīng)用中BaSi高效孕育劑覆蓋+出鐵孕育，孕育劑量為0.6%～0.7%，澆注隨流0.3～0.8 mm的BaSi孕育劑[4]，加入量0.1%。球化劑選用ZX-1珠光體低稀土鎂硅鐵合金球化劑（Mg6Re2），加入量1.2%～1.3%，澆注25 mm的單鑄試塊。澆注溫度1 350～1 380 ℃，澆注時(shí)間25～35 s。具體工藝方案如圖2所示。

圖2　原工藝

2.2存在問題

采用中底注爬芯鑄造工藝，雖然鑄件充型澆注效果較好，但鑄件屬于箱體類結(jié)構(gòu)，型腔主體砂芯較大，質(zhì)量大，用砂量大，而直澆道穿過砂芯，澆注時(shí)產(chǎn)生的發(fā)氣量大，砂芯排氣不暢通，鑄件上表面及加工密封面易產(chǎn)生氣孔缺陷。且澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為繁瑣，工藝出品率較低，生產(chǎn)成本較高。

上圓口圓柱底面（非加工面）放置環(huán)形成型冷鐵，激冷不到位，未起到很好的激冷效果，從而導(dǎo)致真空罩加工密封槽內(nèi)縮松廢品高。總計(jì)由縮孔縮松及氣孔、夾渣引起的鑄件廢品率高達(dá)40%～50%，工藝出品率78.4%。

3　工藝改進(jìn)及生產(chǎn)驗(yàn)證

3.1改進(jìn)方案

采用呋喃樹脂砂造型制芯，側(cè)底注變徑陶瓷管無冒口鑄造工藝[1]。設(shè)內(nèi)腔整體砂芯中空，成型芯筒作芯骨，成型芯筒采用8 mm鋼板焊接制作，方筒+圓筒，成型芯筒放置于芯盒定位中心，并按要求放置環(huán)形成型冷鐵4塊，間距為30 mm，舂砂制作中空砂芯。

澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用半開放式澆注系統(tǒng)[2]，澆道截面積比仍不變?yōu)镕直∶F橫∶F內(nèi)=1∶1.6∶1.3。側(cè)底注澆注鐵液質(zhì)量為258 kg，取鑄件的澆注時(shí)間為30 s，根據(jù)魏兵大孔出流理論[3]計(jì)算，內(nèi)澆道總面積為37.5 cm2。設(shè)3根ф40 mm陶瓷管，其中ф40 mm變徑陶瓷管3根（變徑尺寸100 mm×12.5 mm）；直澆道截面尺寸為ф60 mm，選用ф60 mm陶瓷管，橫澆道截面尺寸上型為70/85 mm×50 mm，下型為70/85 mm×40 mm。同樣在鑄件上表面設(shè)4個(gè)扁形排氣冒口片，其尺寸為上口100 mm×25 mm，下口80 mm×12 mm，并加放尺寸為ф60 mm/ф100 mm×150 mm的圓形溢流冒口圈。采用變徑陶瓷管，可減少鐵液流量集中過熱，減小鑄件接觸熱節(jié)。

排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。加強(qiáng)鑄型及砂芯的排氣，設(shè)內(nèi)腔整體砂芯中空，吃砂量保持80～100 mm，成型芯筒鉆通氣孔，保證砂芯出氣暢通，防止鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。中空砂芯合箱時(shí)墊封箱條密封到位，保證與上型出氣暢通，防止砂芯出氣進(jìn)鐵液，造成鑄件內(nèi)跑火報(bào)廢。合箱前砂芯及鑄型冷鐵處要烘干到位，減少發(fā)氣量，防止鑄件嗆火。

過濾及激冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。改直孔陶瓷過濾片為泡沫陶瓷過濾片，提高鐵液的過濾效果[5]，設(shè)100 mm×100 mm×20 mm泡沫陶瓷過濾片2只，保證足夠的鐵液過濾量。

圖3　改進(jìn)工藝

加強(qiáng)鑄件厚大熱節(jié)處冷卻，特別是上圓口側(cè)圓柱密封面處的激冷，取消底面環(huán)形成型冷鐵，設(shè)厚度為30～50 mm環(huán)形成型冷鐵4塊，防止鑄件產(chǎn)生縮松縮孔缺陷。具體工藝方案如圖3所示。

3.2生產(chǎn)驗(yàn)證

采用底注陶瓷管無冒口鑄造工藝，泡沫陶瓷過濾澆注技術(shù)，優(yōu)化澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過濾及激冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，凈化了鐵液質(zhì)量，澆注鐵液平穩(wěn)，鑄型砂芯排氣暢通，鑄件熱節(jié)激冷到位，消除了鑄件縮孔縮松及夾渣、氣孔缺陷，提高了鑄件成品率，降低了生產(chǎn)成本。工藝出品率達(dá)84.5%，鑄件合格率達(dá)到98%。

采用成型芯筒制作中空砂芯，操作簡(jiǎn)便，且可重復(fù)使用，減少了樹脂砂的用量，砂芯質(zhì)量減少了60%，由原來的450 kg減少到180 kg，并減少砂芯的發(fā)氣量，防止鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷，清理出砂容易，降低了生產(chǎn)成本，收到了很好的效果。

4　結(jié)論

(1) 對(duì)硫化機(jī)真空罩的鑄造工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用底注陶瓷管無冒口鑄造工藝，泡沫陶瓷過濾澆注技術(shù)，優(yōu)化澆冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)、排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過濾及激冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，凈化了鐵液質(zhì)量，澆注鐵液平穩(wěn)，砂芯排氣暢通，鑄件熱節(jié)激冷到位，消除了鑄件縮孔縮松及氣孔、夾渣缺陷，保證了鑄件質(zhì)量，提高了鑄件成品率，降低了生產(chǎn)成本，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

(2)現(xiàn)樹脂砂造型生產(chǎn)鑄件已普遍應(yīng)用成型耐火陶瓷管制作澆注系統(tǒng)，其工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，操作靈活方便，澆注可靠性高。普通成型或異型耐火陶瓷磚管由專業(yè)生產(chǎn)廠家制作。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝設(shè)計(jì)要求，需要采用變徑異型陶瓷管，而使用變徑陶瓷管的優(yōu)點(diǎn)是隨形設(shè)計(jì)內(nèi)澆口，使用方便簡(jiǎn)捷，減少鐵液流量集中過熱，減小鑄件接觸熱節(jié)，防止鑄件產(chǎn)生縮孔縮松缺陷，此工藝值得推廣應(yīng)用。

圖4　鑄件毛坯

(3)樹脂砂造型制芯，要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，節(jié)約樹脂砂用量，盡量減少砂鐵比，保持較小的吃砂量，采用專用工裝、砂箱及特種措施，降低生產(chǎn)成本。根據(jù)真空罩鑄件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，采用成型芯筒制作中空砂芯，操作簡(jiǎn)便易行，且可重復(fù)使用，減少了樹脂砂的用量，減少砂芯的發(fā)氣量，防止鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷，清理出砂容易，降低了生產(chǎn)成本，收到了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏兵，袁森，張衛(wèi)華.鑄件均衡凝固技術(shù)及其應(yīng)用[J].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[2] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè):鑄造工藝卷(第2版) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:396- 401.

[3] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè):鑄造工藝卷(第2版) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:212- 216.

[4] 陸文華.鑄鐵及其熔煉[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988：99-102.

[5] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè):鑄造工藝卷(第2版) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:291- 293.

[6] 王曉妍, 李會(huì)珍. 球鐵輪轂的生產(chǎn)工藝[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2007(2).

[7] 李蒙. 鑄態(tài)QT550- 7球鐵的生產(chǎn)[J]. 中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2009(2).

Casting of rubber molding curing machine ductile iron vacuum cover

JI HanCheng，GAOPing
（Jintan Jingang Machinery Manufacturing Co., Ltd., Changzhou 213242，Jiangsu,China）

Abstract:This paper introduces the casting process of ductile iron vacuum vulcanizing machine cover, including riser system design, exhaust system design, filtering and cooling system design, was explaining the main points of the production technology using adjustable ceramic tube and forming core tube, completely solve the shrinkage hole and porosity and gas porosity. To improve the casting yield, reduce production cost, obtains good economic benefit.

Keywords：ductile iron; vacuum vulcanizing machine cover; diameter ceramic tube; forming tube; shrinkage and porosity

作者簡(jiǎn)介：紀(jì)漢成（1966—），男，研究員級(jí)高工，總工程師，主要從事鑄造工藝、熔煉技術(shù)及質(zhì)量管理工作.

收稿日期:2015- 07- 27

DOI：10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.01 .004

中圖分類號(hào)：TG255；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

文章編號(hào):1 006- 9658（2016）01 -001 0- 03

稿件編號(hào):1507- 1004