灰鑄鐵機(jī)體鑄造工藝設(shè)計研究

導(dǎo)語：灰鑄鐵機(jī)體鑄造工藝設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:結(jié)合實際生產(chǎn)驗證情況，對灰鑄鐵機(jī)體鑄造工藝設(shè)計流程及過程中的問題做了詳細(xì)的論述，為類似鑄件的開發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞:灰鑄鐵;鑄造工藝;設(shè)計機(jī)體

(灰鑄鐵)鑄造工藝設(shè)計主要包括鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析、鑄造工藝方案編制、鑄造工藝參數(shù)設(shè)計、砂芯設(shè)計、澆注系統(tǒng)設(shè)計、排氣系統(tǒng)設(shè)計、鑄造工藝圖繪制等。下面結(jié)合我廠生產(chǎn)實際，介紹一下各階段主要內(nèi)容及注意事項。

1鑄件結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性分析

現(xiàn)在我廠的鑄造工藝性分析主要在設(shè)計過程中穿插進(jìn)行，在產(chǎn)品設(shè)計過程中共進(jìn)行兩次鑄造工藝性審查，分別在概念設(shè)計完成后和布置設(shè)計完成后，由鑄造工藝人員對設(shè)計模型進(jìn)行鑄造工藝性審查，出具工藝審查報告，設(shè)計人員根據(jù)審查報告修改設(shè)計模型，并組織進(jìn)行設(shè)計模型評審，根據(jù)評審優(yōu)化模型輸出最終設(shè)計模型。下面以某12M33機(jī)體裂紋問題進(jìn)行說明。缺陷特征:12M33機(jī)體毛坯樣試期間出現(xiàn)裂紋缺陷，主要出現(xiàn)在缸孔之間的串水孔頂部圓角處，裂紋從圓角處產(chǎn)生，沿缸孔中心方向向上延伸，長度有5～60mm不等，裂口的內(nèi)壁呈黑的氧化色，表面不光滑，如圖1所示。原因分析:12M33機(jī)體缸孔之間的串水孔處缸壁兩側(cè)厚大，中間薄，成啞鈴狀結(jié)構(gòu)，如圖2所示。凝固過程中，溫差較大，中間壁薄位置先凝固，兩側(cè)厚大部位后凝固產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，將中間薄壁位置拉裂。解決措施:分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)主要進(jìn)(a)機(jī)體裂紋位置(b)機(jī)體裂紋形態(tài)驗證效果:修改大缸芯冷芯盒，經(jīng)過生產(chǎn)驗證，徹底解決了缸孔串水孔裂紋缺陷。

2鑄造工藝方案編制

我廠有專門的工藝方案編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中最主要兩項是工藝路線及工藝設(shè)計原則和鑄造工藝設(shè)計。2．1工藝路線及工藝設(shè)計原則。設(shè)計原則:盡量使用車間現(xiàn)有制芯、造型、清理等設(shè)備資源。工藝路線:目前我公司各系列高速機(jī)體主要在鑄鍛公司自動造型線生產(chǎn);中速機(jī)系列機(jī)體在濱海鑄造廠機(jī)體線生產(chǎn);博杜安、200、250等系列機(jī)體在濱海鑄造廠地面研箱生產(chǎn)。2．2鑄造工藝設(shè)計。目前國內(nèi)外鑄鐵機(jī)體特別是中小型直列機(jī)體主要生產(chǎn)工藝為水平分型，適合在自動造型線上大批量流水生產(chǎn)。例如濰柴鑄造工業(yè)園機(jī)體鑄造，全部為造型線生產(chǎn)，主體芯使用西班牙Lor-amendi110L制芯中心生產(chǎn)，采用ABB機(jī)器人進(jìn)行取芯、組芯和整體浸涂，采用熱風(fēng)水冷沖天爐與保溫電爐雙聯(lián)熔煉工藝，清理流水線采用全自動時效處理、自動四面磨削、振擊除芯、機(jī)械手拋丸等先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)備。大型及V型機(jī)體生產(chǎn)工藝以立澆為多，造型、制芯主要為手工。2．3樣件開發(fā)工藝方案。下面以藍(lán)擎機(jī)體樣件開發(fā)工藝方案———水套、水腔通道芯制芯。水套、水腔通道芯基本情況:藍(lán)擎機(jī)體產(chǎn)品最初設(shè)計時水套、水腔通道芯為整體砂芯，見圖4。鑄造制芯工藝選用鉻礦砂熱芯盒制芯，設(shè)備采用TF48射芯機(jī)。制定砂芯制芯工藝方案時考慮到圖4水道、水腔通道芯結(jié)構(gòu)示意圖Figure4Channelcorestructureofwaterwayandwatercavity砂芯整體制芯出模難度較大，最后設(shè)計了整體制芯和分體制芯兩套方案。工藝驗證情況:工藝驗證時，整體芯芯盒多次反復(fù)修改，仍制不出完整砂芯。鑄件最后使用分體砂芯產(chǎn)出，保證了新產(chǎn)品的開發(fā)進(jìn)度。綜上，鑄造工藝方案的制定既要創(chuàng)造條件采用先進(jìn)的造型、制芯方法，又要結(jié)合實際。

3鑄造工藝參數(shù)設(shè)計

鑄造工藝參數(shù)設(shè)計主要包括鑄造收縮率、加工余量、起模斜度、工藝補正量、分型負(fù)數(shù)、反變形量等，其中最重要的參數(shù)是鑄造收縮率和加工余量。3．1鑄造收縮率。不同的造型/制芯材料，鑄造收縮率存在較大差異。如CW200機(jī)體在濰柴使用酸性呋喃樹脂砂生產(chǎn)，鑄造收縮率長度方向為0．8%，該工藝轉(zhuǎn)移到濱海鑄造使用堿性樹脂砂工藝生產(chǎn)后，測量毛坯長度約為1771～1773mm(毛坯理論尺寸1780mm)，鑄造收縮率在1．15%左右。結(jié)構(gòu)不同，鑄造收縮率也不同。如機(jī)體瓦口和缸筒處，凝固過程中瓦口在機(jī)體長度方向受到厚大砂芯阻礙，收縮率差距就很大。目前正在借助三維掃描工具，探索堿性樹脂砂工藝生產(chǎn)不同類型機(jī)體及機(jī)體不同部位的鑄造收縮率。3．2加工余量。一般來說，造型流水線比地面手工造型生產(chǎn)的加工余量要小，鑄件澆注上平面比下平面和側(cè)面的加工余量要大。如我廠各類高速機(jī)體WP7、WP10、WP12加工余量一般為4～5mm，博杜安機(jī)體加工余量5～6mm，250機(jī)體加工余量10mm。3．3砂芯設(shè)計。砂芯設(shè)計主要是砂芯的固定和定位，即芯頭結(jié)構(gòu)設(shè)計、芯頭的尺寸和間隙、芯撐和芯骨、砂芯的排氣。芯頭設(shè)計對鑄件清理有影響。圖5給出了12M33和M55機(jī)體芯頭結(jié)構(gòu)示意圖。12M33機(jī)體大缸芯芯頭與外模配合位置設(shè)計在機(jī)體下平面內(nèi)側(cè)邊，形成的披縫在鑄件粗清時易出現(xiàn)帶肉缺陷。M55機(jī)體砂芯設(shè)計時將大缸芯芯頭外移，消除粗清披縫時帶來的損傷隱患。

4澆注系統(tǒng)設(shè)計

目前中小型臥澆機(jī)體，主要采用的澆注系統(tǒng)為中注式或階梯式(中注加底注)澆注系統(tǒng)，立澆機(jī)體特別是大型立澆機(jī)體主要采用的澆注系統(tǒng)為雙側(cè)底注式。博杜安16M33機(jī)體澆注系統(tǒng)(見圖6)基本情況如下:機(jī)體基本尺寸980mm×536mm×426mm，鑄件重量1500kg。采用底注式半封閉式澆注系統(tǒng)。F直∶F橫∶F內(nèi)=1．13∶1∶1．8。

5排氣系統(tǒng)設(shè)計

(1)排氣系統(tǒng)分類。機(jī)體出氣孔主要分為與型腔相通的出氣孔和與砂芯相通的出氣孔兩類。(2)排氣系統(tǒng)面積。《鑄造手冊》介紹出氣孔根部總截面積最小應(yīng)等于內(nèi)澆道總截面積，有資料介紹型腔排氣面積應(yīng)達(dá)到內(nèi)澆道總面積的1．5～1．8倍。

6鑄造工藝圖繪制

鑄件工藝圖繪制主要包括:加工余量、局部工藝補正量、分型分芯負(fù)數(shù)等工藝參數(shù)，芯頭結(jié)構(gòu)、砂芯的配合間隙、積砂槽及防壓、分芯線等砂芯設(shè)計，排氣系統(tǒng)、澆冒口系統(tǒng)環(huán)等，在技術(shù)要求中應(yīng)特別注明鑄件縮尺、涂料工藝及簡要的鑄件生產(chǎn)工藝流程。我廠制定了專門的工藝圖繪制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，作為生產(chǎn)準(zhǔn)備和鑄件工藝驗證的依據(jù)。

7結(jié)論

結(jié)合實際生產(chǎn)驗證情況，對灰鐵件機(jī)體鑄造工藝設(shè)計流程及生產(chǎn)過程中的問題做了詳細(xì)的論述，類似鑄件設(shè)計時可規(guī)避此類設(shè)計風(fēng)險，優(yōu)化鑄造工藝。

參考文獻(xiàn)

［1］中國機(jī)械工程學(xué)會鑄造專業(yè)學(xué)會．鑄造手冊:第1卷鑄鐵［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004．

［2］李晨希．鑄造工藝設(shè)計及鑄件缺陷控制［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009

作者:姬愛青 馬素娟 邢 偉 劉繼波 譚傳寶 劉 斌 單位:濰柴重機(jī)股份有限公司