大型挖泥泵葉輪消除氣孔缺陷研究

馮曉冉 ,劉曉紅

（1.石家莊強大泵業集團有限責任公司，河北石家莊 050035;2.安徽省機械工業設計院，安徽合肥 230088）

大型疏浚用葉輪在鑄造生產中易產生各類氣孔缺陷，嚴重影響鑄件外觀質量和使用壽命。通過分析氣孔產生的原因，研究在生產條件下消除該缺陷的方法和措施，提高大型疏浚葉輪的綜合質量，使鑄件各項驗收指標達到生產標準要求，如成分、機械性能、外觀質量等。

1 氣孔原因分析

大型挖泥泵的葉輪，主要產品為700WN（含700WN）以上葉輪。

2 解決措施

2.1 鐵液析出氣體，澆注過程中有斷流和氣體卷入現象

對爐料、孕育劑等原輔材料及相應工具分別進行烘干處理，避免鐵液中氣體的夾雜，防止析出。

大型鑄件多應用漏包澆注，同時自制澆口盆，可使澆注過程穩定并有效避免氣體卷入，應加強對澆注過程的控制，防止出現流速不均、斷流等現象。

2.2 砂型吸濕返潮，通氣不暢

早期生產的鑄件，由于溫度濕度的變化，造成砂型吸潮，往往在鑄件表面及內部出現大量氣孔缺陷，對此車間放置了溫濕度計，時時測量工作環境的變化，及時掌握溫度濕度的變化，同時引入熱風機對砂型芯進行烘烤，相應制訂完善了《大型葉輪鑄件型芯烘干操作規程》，規定使用時將熱風機的出風管從直澆道或冒口根部向型腔內引入；烘烤時間為6h～8h；出風口的溫度控制在200℃左右；在澆注前半小時將烘烤設備撤出。通過上述措施砂型吸潮問題得到了一定的控制，大大降低了氣孔的產生。除此以外，通過砂型內部預埋草繩、填充物等，加強排氣措施。在大型鑄件造型中，可以在箱底鋪設導軌，使原有的封閉面易于排氣。

2.3 冒口根部緊實度不夠

冒口根部緊實度不夠，鐵液易侵入冒口周圍的砂子，從而產生反應生產氣體。但冒口根部緊實度受人為因素較大，其操作質量不容易控制，對此專門設計了陶瓷成型冒口（圖1），并在大型葉輪上推廣使用，由于陶瓷耐火度較高，可有效避免過熱的鐵液與砂子接觸，從而大大減少發氣問題的發生。陶瓷冒口尺寸見表1。

2.4 葉片與蓋板相交處圓角小

圖1 陶瓷冒口示意圖

表1 陶瓷冒口尺寸

葉輪葉片和蓋板相交處是葉輪鑄件主要熱節之一，此處造型后多為尖角或圓弧較小，澆注后在該處因砂型過熱引起化學粘砂從而產生氣孔，對此主要采取加強相交處的涂料涂刷和手工打磨圓角。為加強涂刷質量并突出加強重點部位涂刷，車間完善了型芯涂料涂刷打磨操作規程。為控制打磨圓角的操作質量，制作了圓弧卡板，確保在實施和檢查環節都有依據。此外涂料的質量對產生葉輪氣孔也有影響，其耐火度等性能應能應符合現場使用要求（見表2）。

表2 涂料性能表

2.5 樹脂固化劑加入量

樹脂固化劑的加入量關系到型砂的各項性能參數，其加入量對鑄件的質量有重要的影響作用，所以必須予以高度重視，力求加入量合理。在實際生產中，樹脂加入量過大是造成大型葉輪氣孔的重要因素。由于受工作環境溫度變化及鑄件大小等條件制約，在造型中樹脂固化劑的加入量是需要調節的，比如小件加入量小，大件加入量適當加大，在溫度低的時候加入量高點，溫度高的時候加入量低點。這就要求我們對混砂機流量等自身性能必須了解，對各種頻率轉數下樹脂固化劑的加入量做到心中有數。在實際操作中，造型工靠手抓砂子用鼻子聞來判斷樹脂固化劑加入量，人為因素影響較大，也不科學。為此，我們對車間10t、25t 混砂機各種參數狀態下的樹脂固化劑流量進行了測量。對于大型葉輪而言，樹脂加入量在2.2%左右為宜，固化劑加入量為樹脂加入量的30%。

通過測量單位時間內不同頻率轉數下樹脂固化劑和砂子的流量，我們制定了混砂機樹脂和固化劑加入數據表，以保證在實際生產中其加入量符合工藝要求。

表3、4 分別為10t 混砂機和25t 連續混砂機工作數據。

表3 10t 混砂機工作性能數據

表4 25t 混砂機工作性能數據

3 結語

通過改進措施，葉輪表面質量明顯提高，氣孔問題基本消除（圖2），通過對葉輪鑄件輔助試塊的研究分析，表明葉輪各項機械性能達標。

圖2 葉輪表面質量較好，無氣孔

（1）熟悉設備，制定合理的樹脂固化劑加入量，做好生產前準備，是保證鑄件不產生氣孔的前提。

（2）澆注過程中要重視澆口盆的應用和澆注速度，避免氣體卷入。

（3）熱風機的使用對消除氣孔幫助很大，以后要加強熱風機使用的培訓和制定操作規程。

[1]曹瑜強主編.鑄造工藝及原理[M].北京：機械工業出版社，2008.