軍工用泵鑄鋼件鑄造工藝研究

賀 妍,王惠生（沈陽鑄鍛工業有限公司,沈陽 110000）

軍工用泵鑄鋼件鑄造工藝研究

賀 妍,王惠生
（沈陽鑄鍛工業有限公司,沈陽 110000）

摘 要：軍工用4662Q42泵體復雜的結構、驗收標準嚴格，通過仔細的研究并采用對比方案，確定了最終鑄造工藝，最終達到客戶驗收標準順利交貨。本次方案的成功使我們在軍工領域取得新突破。

關鍵詞：軍工用泵;奧氏體不銹鋼；鑄造工藝;冶煉工藝

對我國泵行業來說,雖然隨著水泵制造技術和應用技術的不斷提高，無論從產業規模和產品質量都取得了長足的進步，但高端市場的需求還是得不到滿足，特別是這種材質為ZG0Cr19Ni9的250CL-5型電動凝水泵的生產還尚屬首次。

據我們所了解的情況國外發達國家生產的電動凝水泵已經有了成熟的制造技術，但無具體研究報告的報道。

1 主要鑄件的鑄造工藝及冶煉工藝研究

該軍工用泵材質為奧氏體不銹鋼，鑄件尺寸精度，內、外在質量要求高，鑄件100%面進行PΤ檢查。泵體結構極為復雜，為三級泵，壁厚差異大，流道壁為14mm、最厚處102mm，渦室形狀跟普通泵體差異極大，吸入、吐出法蘭不在一個水平面上，有15°的傾斜角度。鑄件熱節的特別多，且部分無法放置冒口，產品極易產生有害變形、裂紋、粘砂、砂眼等鑄造缺陷。由于產品制造難度極大，需采取合理的制造手段及特殊的工藝方法來滿足產品設計的要求。鑄件的成功試制生產，可為開拓軍工市場發展打下良好基礎，為我國軍事實力的提升做出貢獻。

2 研究所達到的目標

（1）鑄件過流部位打光達到QJ/S J13.104-2006C級。

（2）鑄件非過流部位打光QJ/S J13.104-2006B級。

（3）鑄件化學成分、機械性能滿足Q/SB J01.110-2006。

（4）鑄件PΤ檢驗滿足QJ/S H51.01第三部分要求。

（5）水壓試驗達到Q/SB J13.106-2006要求。

（6）生產出滿足用戶要求的鑄件。

3 工藝方案的確定

3.1 產品的結構特點

該泵體的外廓尺寸為780*760*600mm，流道壁僅14mm，最厚處102mm，毛坯重量為800kg，鋼水量為1700kg，該鑄件結構復雜，壁厚不均，流道形狀不規則，泵體拉筋處有多個串皮孔（需鑄出）,基本為受阻收縮，鑄件極易產生縮孔、縮松、裂紋、夾渣等鑄造缺陷。

3.2 鑄造工藝研究方案的論證與選擇

3.2.1 澆注位置的確定

方案一：泵體中分面向上放置。優點：吐出渦室和吸入渦室的砂芯容易固定。尺寸精度容易保證，泵體上熱節處容易放置冒口，鑄件有利于實現順序凝固。澆注位置和冷卻位置相一致；缺點：中分面（主要加工面）向上，表面不易光潔，組織不易致密，

容易產生夾雜等鑄造缺陷。吸入、吐出法蘭不易放置冒口。

方案二：泵體中分面向下，吸入、吐出法蘭向上。優點：泵體上中分面（主要加工面）向下，組織致密表面比較光潔不易出現鑄造缺陷，其中分面熱節利用暗冒口補縮，吸入、吐出法蘭容易致密，且相對位置容易保證；缺點：吐出渦室、吸入渦室的砂芯不易固定。特別是吐出渦室法蘭與水平面呈15°的夾角，吐出渦室的砂芯容易產生漂芯現象。

通過以上兩種澆注位置的對比，擇優確定B方案為泵體上的澆注位置。

3.2.2 鑄造分型面的選擇

分型面Α：分型面從吸入渦室下端面分。其優點是砂芯少，組芯效率高，鑄件不容易錯牙，組芯時便于檢查型腔的尺寸，鑄件的尺寸容易控制。其缺點是吐出渦室法蘭易錯牙，部分芯下芯比較困難，工裝復雜。

分型面B：分型面從渦室外皮上與吸入渦室法蘭之間分。其優點：砂芯數目雖然多，但下芯方便，砂芯容易固定，工裝簡便，兩層外皮芯子使得鑄件壁厚的控制更加準確。其缺點是容易出現偏箱，飛邊毛刺較多。

通過對以上兩種分型面的論證分析，最后確定方案B為泵體的分型面。

3.2.3 工藝設計及工藝參數的選擇

鑄造工藝參數選擇的是否合理直接影響鑄件的尺寸及形狀。因此在確定工藝參數時必須根據鑄件的結構特點，技術要求，鑄件的復雜程度，材質等全面考慮。

（1）鑄造縮尺。該泵體材質為ZG0Cr19Ni9，縮尺選為2.5%。

（2）機械加工余量。鑄件各部分加工余量選擇如下：頂面加工余量15mm，底面加工余量12mm，其余加工余量為6～9mm。

（3）工藝補正量及分型負數。吸入吐出法蘭背面放置4mm補正量，分型負數為2mm，中分面渦室0～4mm補正量，壁厚向外增厚1.5mm，渦室開口均減3mm。

（4）冒口尺寸的確定和布置以及冷鐵的確定。利用鑄造手冊里公式計算出各處熱節，對應熱節處冒口的模數應不小于鑄件模數的1.2倍。由鑄鋼手冊分別求出各個部位的冒口尺寸。

由于產品泵腳與渦室之間，吸入渦室、吐出渦室之間以及下端等位置不易放置冒口，為防止產生裂紋、縮孔、縮松等缺陷，在熱節處分別放置為其圓角2倍的隨型成型冷鐵。

（5）澆注系統的設計。由于該泵體結構復雜，壁厚相差懸殊，其內在質量要求嚴格，澆注系統要滿足充型平穩，有合理的上升速度，保證鑄造實現順序凝固，減少各部位的溫差等要求。因此，澆注系統采用完全開放階梯式底注。

4 鑄件試制結果分析

在生產過程中，嚴格控制每道工序的操作質量，并對鑄件易產生鑄造缺陷部分采取相應的措施。產品經過首件劃線檢查，鑄件尺寸全部滿足標準要求。鑄件無損檢測均滿足要求，化學成份、力學性能、鐵素體含量、晶間腐蝕等技術指標經檢驗均滿足250CL-5電動凝水泵質量控制規程要求。

5 結論

250CL-5電動凝水泵的鑄造工藝、工裝的設計，ZG0Cr19Ni9冶煉工藝的設計，經過鑄件的生產，鑄件的各項指標均滿足客戶的要求。因此，確定該鑄件整個的生產過程合理可行，能滿足軍工用泵的要求。為公司今后開拓軍工市場打下了良好的基礎。