盾構機球軸承內環鑄造生產工藝研究

2022-03-29 02:24:18張洪浩胡愛國劉吉利

中國鑄造裝備與技術 2022年2期

張洪浩，胡愛國，劉吉利

（濟南二機床集團鑄造有限公司，山東濟南 250400）

1 盾構機球軸承內環鑄件結構及質量要求

球軸承內環為盾構機伸縮擺動式主驅動組件關鍵零部件。零件設計尺寸SR4000mm,高1250mm,平均壁厚220mm,毛坯尺寸?8060mm,高1385mm,毛坯重57.4t,屬超大尺寸厚大斷面球鐵件。零件材質為QT400-18L，屬于高韌性鐵素體球墨鑄鐵，主要應用于風電、高鐵等關鍵零部件生產。材質要求-20℃低溫沖擊功平均值Kv≥12J；鑄件本體球化不低于3 級；超聲波探傷符合EN12680-3-2003 二級探傷要求。

1.1 盾構機球軸承內環造型工藝

因鑄件尺寸超出鑄造公司現有造型裝備能力，現有工裝無法滿足生產要求且工裝配置困難。采用地上圍坑方案，利用現有工裝組合，實現超尺寸鑄件生產需求，解決無工裝問題。采用三維軟件模擬實際圍坑操作，解決圍坑方案實施性問題，如圖2～8 所示。

圖1 盾構機球軸承內環結構

圖2 模擬及實際操作流程-底箱基準

圖3 模擬及實際操作流程-底箱及邊界

圖4 模擬及實際操作流程-鋪底砂胎及圍坑平臺

圖5 模擬及實際操作流程-配模初期及檢測

圖6 模擬及實際操作流程-配模后期及檢測

圖7 模擬及實際操作流程-填砂

圖8 模擬及實際操作流程-蓋箱放置、方杠背緊

1.2 造型過程質量控制

實際生產過程中尺寸保證難度大。采取地上圍坑操作，生產占用面積較大且無專用造型平臺，液態金屬漲箱力巨大，極易因控制尺寸及圍坑結構保證性不強，造成鑄件尺寸精度不足而導致報廢，如圖9 所示。須綜合運用各種控制手段，解決4200kN（420t）脹箱力問題。（1）生產現場采用鋼質砂箱制作水平基準面骨架，解決樹脂砂基準面整體強度問題，如圖10 所示。（2）創新設計箍芯裝置，如圖11 所示，將各個泥芯的芯骨延長后焊接到一起，拓展芯鐵用途，提高鑄型結構強度。有限空間內實現鑄型無工裝自持，解決漲型問題；實現無蓋箱、無壓重，解決壓重操作問題。（3）制作平臺連接工裝，如圖12 所示，便于圍坑平臺操作，解決平臺連接處牢固問題。（4）采用砂箱+緊箱方杠組合，如圖13 所示，多點抄手背緊，實現平臺主體結構保證性。（5）澆注前逐一檢查196 處背點，如圖14 所示，保證各背點有效受力，確保上述措施有效。