大型圓環狀鑄件刮板及拼芯造型的應用

廣西右江礦務局機械廠（田東新州 531501）賓春雄

從2012年4月份以來，我廠開始接產的南寧發電設備總廠的水力發電設備鑄件。由于發電設備都是依據各地河流的水力、場地等實際情況設置發電機組，大小規格不統一，通用性少，受此影響我廠接產其鑄件回頭率很低，同一種名稱的鑄件，規格就有二十幾種，鑄造模樣無法通用，成為鑄造生產的瓶頸，其中直徑達3100mm的下環，由于直徑大，起模方向不統一，木模制作難度大，也不可能再設計專門適用的砂箱，屬于特別難生產的鑄鋼件之一，因此很有必要進行技術攻關。

1.攻關及改進措施

為達到既滿足此類鑄件質量，又能簡便快捷且低耗地把鑄件鑄造出來，我們進行了以下幾個步驟的攻關及改進。

（1）芯盒 由一個實樣模及配套芯盒改為只用2～4個芯盒即可完成。下環鑄件零件結構如圖1所示。

圖1

（2）鑄件分析及木模樣制作 該下環鑄件材質為ZG270－500，截面形狀較為復雜，在其環狀底面又分布著六等份的加強筋，鑄件收縮率按常規選取2%，因為砂型鑄造，鑄件毛重較大，加工面的單邊余量選取頂面8mm、底面6mm。木模樣按回轉體的半徑截取截面處的尺寸，適當留出加工余量后做出刮板、定位銷及圓心定位座，如圖2所示。

圖2

（3）砂型制作 根據鑄件的結構特點，我們決定采用水玻璃CO2硬化石英砂刮板造型，其生產要點是：①通過設置在刮板上與鑄件的截面形狀和尺寸相應的工作面，在造型時繞定點（即定位銷）旋轉，將外形刮出所需形狀和尺寸的砂型。②利用制作芯盒的辦法按6～12等份把鑄件的空（芯）腔位置在砂型上裝配組合連接，使其形成鑄件的完整砂芯。③最后通過刮板上的定位標志將不同規格的砂芯組合及圍芯操作，然后將內腔周邊的浮砂掃除干凈即完成砂型的制作工序。

（4）砂型尺寸檢驗 由于這種造型生產工藝是用刮板及砂芯組合拼裝而成，因此在完成外模及內腔的裝配組合工作后，必須對各連接處的主要尺寸進行檢驗，這樣也有利于檢驗刮板及芯盒的尺寸是否合格，為進入下一步工序打下良好基礎。

（5）合理設置澆注系統及冒口 為了保證鋼液能夠快速而平穩地流入型腔，決定采用半開放式雙層環形澆注系統，直澆道和內澆道直徑均為80mm，橫澆道直徑為90mm。根據實際生產情況觀察，鋼液充型平穩，未發現有吸氣、塌箱、崩漏鋼液及上下兩層內澆道同時進液現象。另外，為使鑄件組織致密，獲得無缺陷的優良鑄件，加強對鑄件的補縮效果，考慮全部采用腰圓形保溫冒口，在內圓放置3個1#冒口，在外圈法蘭部位放置4個均勻分布的2#冒口，如圖3所示。

圖3 下環鑄件澆冒口系統示意

2.澆注工藝

澆注前鋼液要在澆包內靜置5min，保證去除雜質及脫氧完全后，溫度合適時才能開始澆注。澆注時澆注速度采用先快后緩再慢原則，并在砂型四周及冒口處點火引氣，在澆注結束時要補澆冒口，最后在冒口上覆蓋無碳保溫覆蓋劑。

3.改進效果

鑄件在鑄型內保溫兩天后開箱落砂，經清理鑄件輪廓清晰，表面整潔，割除澆冒口后進一步檢驗，外觀尺寸完全符合圖樣要求，超聲波檢測也達到了Ⅱ級標準。附鑄試塊的力學性能各項指標也符合客戶要求。在后續的機械加工過程中，沒有發現大的氣孔、縮孔、夾渣等鑄造缺陷，加工余量設計合理，尺寸重復性好，既節約了加工工時，又降低了生產成本。

4.產生效益

此工藝由大型實樣模改為分割小砂芯盒，單是從木材消耗上就可減少3/4以上，而且在造型時型腔四周與鋼液接觸面采用新面砂，其余部位用舊砂填充，可減少新砂一半的用量，再加上人工能夠合理分配，避免怠工現象，增加了工時的利用率，此三項在節能降耗方面經濟效益較為可觀。

造型方面，由原來的3人兩天完成一件到現在的3人一天即可完成，節省了三個工時，新砂用量由原來的每噸鑄件用砂900kg減少到450kg。該類鑄件生產了約400t，累計節約材料人工費16萬多元。

另外，該造型方法避免了實樣起模時容易脫落傷人、翻砂箱時存在危險的現象，達到了安全生產，且由于生產周期短，及時交貨，提高了我廠的信譽。

此新工藝試制成功后，以其操作簡便，勞動強度較低，耗材少，成品率高而深受工人的歡迎，現已由大型圓環、對稱鑄件發展到內腔復雜的較大蓋類鑄件，并推廣到我廠所有鑄造車間。

5.結語

大型圓環鑄件的刮板、拼芯造型新工藝推廣應用后，我廠依照此新工藝生產了50個系列200多個品種的鑄件，產品合格率達100%，既解決了歷年來的生產難題，又節約了木模費用及大量的原材料，生產成本大幅降低。同時，由于節省了較多的木材，實現了綠色鑄造，從而提高了鑄件生產的市場競爭力，達到了技術攻關的目的。