球墨鑄鐵中冷器座管鑄造工藝研究

張春禹，王建榮

（中車戚墅堰機(jī)車有限公司鑄鍛分公司，江蘇常州 213011）

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

中冷器座管是公司大型內(nèi)燃機(jī)用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，材料為QT500-7,集成了柴油機(jī)的進(jìn)氣和進(jìn)水等功能，屬薄壁箱體類鑄件，其外形尺寸為2154mm×506mm×232mm（圖1），重約235kg，主要壁厚10mm，法蘭背面均布?50mm×50mm 的搭子，壁厚差較大，且壁厚的公差僅為±0.405mm。

圖1 中冷器座管

2 質(zhì)量要求

（1）中冷器座管加工后需要進(jìn)行水壓試驗(yàn)，整個(gè)箱體內(nèi)腔及兩側(cè)的管路保持壓力0.5MPa 至少5min，任何部位不得有泄露。加工面不得有任何氣孔、縮孔縮松等鑄造缺陷存在。

（2）表面質(zhì)量要求較高，不允許存在粘砂、滲鐵等缺陷，鑄件內(nèi)腔圓滑過渡，內(nèi)、外壁經(jīng)過噴丸處理后表面粗糙度必須要達(dá)到規(guī)定要求。

（3）尺寸精度要求高，鑄件的壁厚均需要進(jìn)行檢查，不能超出公差范圍，成品重量要求為225kg，公差為5%。

3 工藝方案的確定

3.1 造型工藝

采用兩箱組芯造型，將側(cè)面下型的補(bǔ)砂芯放大到鑄件頂面（圖2），同時(shí)為了充分利用現(xiàn)有砂箱和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，下型模樣只制作至水管中心，在下型所有砂芯下好后，套上中間砂箱，在砂芯背面填砂緊實(shí)，不僅簡(jiǎn)化了造型操作，而且能節(jié)約模具制作費(fèi)用。

圖2 造型工藝簡(jiǎn)圖

3.2 澆注系統(tǒng)選擇

中冷器座管具有較大通孔，將澆注系統(tǒng)設(shè)置在鑄件內(nèi)腔的底部，形式為底返式澆注系統(tǒng)（圖3），其中∑F 直：∑F 橫：∑F 內(nèi)=1：1.85：1.19。其充型過程是：金屬液從直澆道進(jìn)入橫澆道，分配到各內(nèi)澆道后再?gòu)蔫T件底部進(jìn)入鑄件。該底返式澆注系統(tǒng)具有在整個(gè)澆注過程中，甚至是澆注斷流時(shí)，橫澆道始終保持充滿狀態(tài)，能有效阻擋渣子進(jìn)入型腔，防止出現(xiàn)夾渣缺陷；金屬液從鑄件底部進(jìn)入型腔，充型平穩(wěn)，不會(huì)產(chǎn)生飛濺和氧化，防止鐵豆等缺陷的產(chǎn)生；澆道設(shè)置在鑄件內(nèi)部，金屬液在型內(nèi)流動(dòng)距離短，能有效減少鑄件冷夾等缺陷；澆注系統(tǒng)不占用砂型空間，可以減小砂箱尺寸，減少型砂用量，降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。

圖3 設(shè)計(jì)在內(nèi)孔的澆注系統(tǒng)

3.3 砂芯的防錯(cuò)設(shè)計(jì)

由于是組芯造型，內(nèi)腔砂芯上下層間增加了定位，保證了砂芯定位的準(zhǔn)確；側(cè)面的四個(gè)補(bǔ)砂芯下芯時(shí)與位于兩側(cè)的水管芯干涉，無法下入鑄型，須將芯座向后外側(cè)放大20mm，下芯后填入固定砂芯；側(cè)面相同結(jié)構(gòu)相近的砂芯增加了防錯(cuò)設(shè)計(jì)，即每個(gè)砂芯設(shè)計(jì)明顯不同定位裝置，在操作失誤時(shí)無法下入鑄型中（圖4），有效避免砂芯下錯(cuò)造成的鑄件報(bào)廢。

圖4 芯撐結(jié)構(gòu)

3.4 芯撐、冷特設(shè)計(jì)

將芯撐支撐面鐵片厚度改2mm，形狀與砂芯外圓一致（圖4），增加砂芯的穩(wěn)定性，保證砂芯在鐵液浮力作用不上浮。為加快局部熱節(jié)的凝固速度，在鑄件厚實(shí)的搭子位置設(shè)置冷鐵，平衡鑄件的凝固速度，防止搭子鉆孔后出現(xiàn)縮孔縮松缺陷。

4 工藝實(shí)施效果

按照此工藝生產(chǎn)的中冷器座管鑄件質(zhì)量明顯提高，完全消除了渣孔、冷隔等缺陷，經(jīng)機(jī)加工和水壓試驗(yàn)，縮孔縮松和泄漏缺陷率大大降低，廢品率可控制在3%以下；減少了造型和合型工作量，提高了生產(chǎn)效率。

5 結(jié)論

具有較大通孔的鑄件，在通孔設(shè)置底返式澆注系統(tǒng)，可有效保證澆注充型平穩(wěn)和增加檔渣效果，防止鑄件的渣孔和冷隔等缺陷；芯撐接合面與砂芯形狀一致并適當(dāng)增加厚度，提高了砂芯的穩(wěn)定性，能明顯減少砂芯上?。痪植繜峁?jié)設(shè)置冷鐵能基本消除縮孔縮松缺陷；三箱造型改為兩箱造型簡(jiǎn)化了造型操作，提高了鑄件尺寸精度。