大型挖泥泵葉輪鑄造缺陷分析及對策

石家莊強大泵業集團有限責任公司（河北 050035）馮曉冉

我公司是生產挖泥泵的專業廠家，有多年的制造經驗，大型挖泥泵葉輪結構復雜，鑄造難度較大，容易出現多種鑄造缺陷，我們通過對造成各種缺陷原因的詳細分析，找到了提高葉輪鑄造質量的辦法，使我公司生產的大型挖泥泵葉輪鑄件合格率達到95%以上。下面以典型的葉輪鑄件為例，闡述鑄造缺陷分析及對策

1.葉輪軸頭冒口和蓋板處冒口頸的縮孔與縮松

軸頭冒口出現縮孔、縮松的主要原因：通常軸頭的壁厚在200mm左右，熱節較大，從而需要更多的鐵液進行補縮，而實際生產中往往由于設計的冒口高度或冒口直徑不合理導致補縮能力不足，且普通冒口的補縮效率難以滿足要求。

解決措施：對軸頭冒口采用發熱冒口，保證冒口高度（700WN軸頭冒口需達500mm以上，800WN葉輪冒口需保證在600mm以上），澆注完畢后5～10min對冒口補澆并使用發熱覆蓋劑。

蓋板處冒口縮孔與縮松的主要原因：冒口頸處型砂過熱引起嗆火而造成氣縮孔。

整改措施：取消砂型冒口座，改用陶瓷成形冒口座，從而增加耐火度，同時配合使用發熱冒口，增強補縮能力，效果較好。采取改進措施前后冒口狀態見圖1～圖4。

圖1 改進前軸頭冒口縮孔

圖2 改進前蓋板冒口黑心

圖3 改進后軸頭冒口縮孔消失

圖4 改進后蓋板冒口黑心消失

2.葉輪/葉片/葉墻與前后蓋板相交圓弧根部的粘砂、氣孔、縮孔、縮松

產生的主要原因：該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氣孔和化學粘砂，此外還與樹脂加入量偏多有關系。

解決措施如下：

（1）在設計許可范圍內增大蓋板和葉片相交處的圓弧，以消除尖角現象。

（2）控制斷芯處的披縫厚度，不能過大。

（3）造型時在該處使用激冷效果較好的鉻鐵礦砂，以增大耐火度和激冷速度。

（4）在保證砂型強度的基礎上，規范樹脂加入量，根據生產實踐，700WN以下的葉輪樹脂加入量不超過1.6%，700WN以上葉輪不超過1.8%，樹脂加入量得到控制后，發氣量會相應減少。

（5）在合箱后至澆注前用熱風機進行烘烤。使用時將熱風機的出風管從冒口根部向型腔引入，要避免出風管口直接沖著砂型（芯），烘烤時間為4～6h，出風口的溫度要控制在120～150℃，在澆注前半小時將烘烤設備撤出。

（6）加強蓋板和葉片相交處的涂料涂刷并手工打磨圓角。為控制打磨圓角的操作質量，制作圓弧卡板，這樣可確保在實施和檢查環節都有依據。此外涂料的質量對葉輪產生氣孔也有影響，其耐火度等性能應符合現場使用要求，見附表。

涂料性能要求

改進前后鑄件質量狀況見圖5、圖6。

圖5 改進前蓋板與葉片相交處氣孔、縮孔

圖6 改進后流道內表面光潔

3.葉輪加工后蓋板加工面與軸頭端面存在夾砂和渣孔

產生的主要原因如下：

（1）葉輪生產工藝多采用組芯造型，可能在組芯后殘留散砂。

（2）形成鑄件表面的砂型緊實度不夠，澆注過程中受鐵液沖刷脫落后進入型腔并滯留在加工面和軸頭端面。

解決措施如下：

（1）砂型表面一定要舂實，保證有足夠的緊實度。

（2）在下箱型腔的最低面增加集砂孔3個，用來收集組芯時產生的散砂，防止其進入鑄件中。

（3）采用專業的陶瓷澆道（帶有子母扣）將鐵液與澆道徹底隔絕，防止由澆道進入砂子。

（4）在澆道末端增加集渣包。

改進前后效果見圖7、圖8。

圖7 改進前加工后表面

圖8 改進后加工表面

4.葉輪出水口及前蓋板外緣產生冷隔

產生的主要原因有：

（1）澆注時間較長，鐵液溫度降低。

（2）金屬液壓頭不足。

（3）澆注初期有斷流。

解決措施如下：

（1）根據澆注重量在工藝卡片上給出澆注時間，定專人監督澆注過程。

（2）保證澆口壓頭高度不低于200mm。

（3）做池形澆口盆，防止澆注過程中斷流。

改進前后效果見圖9、圖10。

圖9 蓋板外緣和葉片冷隔

圖10 采取措施后無冷隔

5.葉輪流道寬度不均、超差

分析原因主要是芯盒多為玻璃鋼，在實際生產中由于模樣的變形和操作原因造成一個葉輪的幾枚砂芯尺寸不均或個別超差。對應的解決措施：一是加強對模樣尺寸的監控，每次制芯時由技術員對模樣的關鍵尺寸進行檢查確認，合格后再生產；二是合箱時由工序檢驗員對每枚砂芯進行尺寸檢查與記錄，保證合格后再生產。

6.葉輪蓋板外緣裂紋

分析原因主要是鐵液成分中部分元素超標，以及打箱過早。

解決措施如下：

（1）嚴格控制鐵液中硫、磷的含量（wS<0.1%、wP<0.1%），不合格的堅決不出爐。

（2）合箱時控制披縫厚度（披縫在5mm以下），打石棉繩不能過多。

（3）嚴格執行大葉輪壓箱工藝，700WN以上葉輪壓箱時間不少于8天，澆注3～5h后去壓鐵，澆注24h后將冒口周圍型砂松動，48h后松動上箱，杜絕打箱過早，打箱前需測溫，要保證在300℃以下才出箱，另外注意打箱過程中不允許碰撞鑄件。

7.葉輪靜平衡找偏時偏重較大

造成這一情況的主要原因：鑄件蓋板和葉片厚度不均勻和加工基準的影響。解決措施：一是加強對模樣尺寸精度的控制，通過下芯合箱時的測量和驗箱驗證模型的尺寸精度，下芯時務必將葉片厚度調勻。二是生產前與機加工車間及時溝通，明確加工基準的位置和要求，明確去重的部位及要求。

8.結語

質量是企業發展的法寶，通過改進措施后生產的高質量的大型挖泥泵葉輪，為公司占領和鞏固疏浚市場奠定了堅實基礎，不僅為公司創造了較大的經濟效益，而且有效提高了公司在行業內的競爭力。