橡膠成型硫化機球鐵真空罩的鑄造

紀漢成，高平（金壇市金崗機械制造有限公司，江蘇常州 213242）

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橡膠成型硫化機球鐵真空罩的鑄造

紀漢成，高平
（金壇市金崗機械制造有限公司，江蘇常州 213242）

摘要：介紹了硫化機球鐵真空罩的鑄造工藝，包括澆冒口系統的設計、排氣系統的設計、過濾及激冷系統的設計，闡術了采用變徑陶瓷管及成型芯筒的生產工藝要點，徹底解決了鑄件縮孔、縮松及氣孔缺陷，提高了鑄件成品率，降低了生產成本，取得很好的經濟效益。

關鍵詞：球墨鑄鐵；硫化機真空罩；變徑陶瓷管；成型芯筒；縮松及氣孔

目前市場上廣泛應用橡膠成型真空硫化機生產精密復雜橡膠件，采用高負壓真空罩設計，合模前將真空罩內的空氣抽凈，使橡膠料在真空狀態下依模具形狀成型，然后硫化。真空成型硫化提高了模具的的排氣能力，提高了橡膠件的成型能力和生產效率。其中真空罩是其設備的關鍵部件，密封性能要求好，可靠性要求高，鑄件的內在和外觀質量要求高，不允許有砂眼、氣孔、縮孔縮松、夾渣等鑄造缺陷。

1　鑄件結構及技術要求

真空罩的結構如圖1所示，為箱體類結構。鑄件材料牌號為QT500-7，鑄件凈質量218 kg，最大輪廓尺寸1085 mm×855 mm×558 mm，平均壁厚為15 mm，最大壁厚為50 mm，要求鑄件在鑄態下達到使用性能。上圓孔內及下端面加工槽內，要求密封性能好，不允許有縮松、氣孔、夾渣等缺陷。

鑄件要求的化學成分為：w（C） 3.6%～3.7%，w（Si）2.5%～2.6%，w（Mn） 0.35%～0.45%，w（P）≤0.06%，w（S）≤0.02%，w（Mg） 0.03%～0.05%，w（RE） 0.01%～0.02%。力學性能要求為：抗拉強度≥500 MPa，屈服強度≥320 MPa，伸長率≥7%，硬度170～230 HB。

圖1　鑄件結構

2　原生產工藝及存在問題

2.1原工藝

采用呋喃樹脂砂造型制芯，中底注大方口密封面朝下、爬芯扁澆口無冒口鑄造工藝[1]。設內腔整體砂芯1只，側耳砂芯2只，4只導柱孔自來成型，側圓柱搭子側活塊。直澆道穿過中間整體砂芯，橫澆道及內澆道分布于砂芯芯頭處。設上圓口圓柱底面放置厚度為50 mm環形成型冷鐵6塊。

采用半開放式注系統[2]，澆道截面積之比為F直∶F橫∶F內=1∶1.6∶1.3。中底注澆注鐵液質量為278 kg，取鑄件的澆注時間為30 s，根據魏兵大孔出流理論[3]計算，內澆道總面積為37.5 cm2，設4道爬芯內澆道，截面尺寸為76/80 mm×12 mm；設4道橫澆道，截面尺寸為30/35 mm×35 mm；直澆道截面尺寸為ф60 mm。

鑄件上表面設4個扁形排氣冒口片，其尺寸為上口100 mm×25 mm，下口80 mm×12 mm，并加放尺寸為ф60 mm/ф100 mm×150 mm的圓形溢流冒口圈。采用4片75 mm×75 mm×20 mm垂直放置的直孔陶瓷過濾片過濾鐵液，鑄件冷卻保溫時間控制在6 h。

原鐵液化學成分為：w（C） 3.75%～3.85%，w（Si）1.4%～1.5%，w（Mn） 0.35%～0.45%，w（P） ≤0.06%，w （S） ≤0.025%，。嚴格控制生鐵、廢鋼等原材料中反球化元素，如Ti含量，防止球化衰退和不良。采用普通沖入法（三明治）球化處理方式，應用中BaSi高效孕育劑覆蓋+出鐵孕育，孕育劑量為0.6%～0.7%，澆注隨流0.3～0.8 mm的BaSi孕育劑[4]，加入量0.1%。球化劑選用ZX-1珠光體低稀土鎂硅鐵合金球化劑（Mg6Re2），加入量1.2%～1.3%，澆注25 mm的單鑄試塊。澆注溫度1 350～1 380 ℃，澆注時間25～35 s。具體工藝方案如圖2所示。

圖2　原工藝

2.2存在問題

采用中底注爬芯鑄造工藝，雖然鑄件充型澆注效果較好，但鑄件屬于箱體類結構，型腔主體砂芯較大，質量大，用砂量大，而直澆道穿過砂芯，澆注時產生的發氣量大，砂芯排氣不暢通，鑄件上表面及加工密封面易產生氣孔缺陷。且澆注系統設計較為繁瑣，工藝出品率較低，生產成本較高。

上圓口圓柱底面（非加工面）放置環形成型冷鐵，激冷不到位，未起到很好的激冷效果，從而導致真空罩加工密封槽內縮松廢品高?？傆嬘煽s孔縮松及氣孔、夾渣引起的鑄件廢品率高達40%～50%，工藝出品率78.4%。

3　工藝改進及生產驗證

3.1改進方案

采用呋喃樹脂砂造型制芯，側底注變徑陶瓷管無冒口鑄造工藝[1]。設內腔整體砂芯中空，成型芯筒作芯骨，成型芯筒采用8 mm鋼板焊接制作，方筒+圓筒，成型芯筒放置于芯盒定位中心，并按要求放置環形成型冷鐵4塊，間距為30 mm，舂砂制作中空砂芯。

澆冒口系統設計。采用半開放式澆注系統[2]，澆道截面積比仍不變為F直∶F橫∶F內=1∶1.6∶1.3。側底注澆注鐵液質量為258 kg，取鑄件的澆注時間為30 s，根據魏兵大孔出流理論[3]計算，內澆道總面積為37.5 cm2。設3根ф40 mm陶瓷管，其中ф40 mm變徑陶瓷管3根（變徑尺寸100 mm×12.5 mm）；直澆道截面尺寸為ф60 mm，選用ф60 mm陶瓷管，橫澆道截面尺寸上型為70/85 mm×50 mm，下型為70/85 mm×40 mm。同樣在鑄件上表面設4個扁形排氣冒口片，其尺寸為上口100 mm×25 mm，下口80 mm×12 mm，并加放尺寸為ф60 mm/ф100 mm×150 mm的圓形溢流冒口圈。采用變徑陶瓷管，可減少鐵液流量集中過熱，減小鑄件接觸熱節。

排氣系統設計。加強鑄型及砂芯的排氣，設內腔整體砂芯中空，吃砂量保持80～100 mm，成型芯筒鉆通氣孔，保證砂芯出氣暢通，防止鑄件產生氣孔缺陷。中空砂芯合箱時墊封箱條密封到位，保證與上型出氣暢通，防止砂芯出氣進鐵液，造成鑄件內跑火報廢。合箱前砂芯及鑄型冷鐵處要烘干到位，減少發氣量，防止鑄件嗆火。

過濾及激冷系統設計。改直孔陶瓷過濾片為泡沫陶瓷過濾片，提高鐵液的過濾效果[5]，設100 mm×100 mm×20 mm泡沫陶瓷過濾片2只，保證足夠的鐵液過濾量。

圖3　改進工藝

加強鑄件厚大熱節處冷卻，特別是上圓口側圓柱密封面處的激冷，取消底面環形成型冷鐵，設厚度為30～50 mm環形成型冷鐵4塊，防止鑄件產生縮松縮孔缺陷。具體工藝方案如圖3所示。

3.2生產驗證

采用底注陶瓷管無冒口鑄造工藝，泡沫陶瓷過濾澆注技術，優化澆冒口系統設計、排氣系統設計、過濾及激冷系統設計，凈化了鐵液質量，澆注鐵液平穩，鑄型砂芯排氣暢通，鑄件熱節激冷到位，消除了鑄件縮孔縮松及夾渣、氣孔缺陷，提高了鑄件成品率，降低了生產成本。工藝出品率達84.5%，鑄件合格率達到98%。

采用成型芯筒制作中空砂芯，操作簡便，且可重復使用，減少了樹脂砂的用量，砂芯質量減少了60%，由原來的450 kg減少到180 kg，并減少砂芯的發氣量，防止鑄件產生氣孔缺陷，清理出砂容易，降低了生產成本，收到了很好的效果。

4　結論

(1) 對硫化機真空罩的鑄造工藝進行改進，采用底注陶瓷管無冒口鑄造工藝，泡沫陶瓷過濾澆注技術，優化澆冒口系統設計、排氣系統設計、過濾及激冷系統設計，凈化了鐵液質量，澆注鐵液平穩，砂芯排氣暢通，鑄件熱節激冷到位，消除了鑄件縮孔縮松及氣孔、夾渣缺陷，保證了鑄件質量，提高了鑄件成品率，降低了生產成本，取得了很好的技術經濟效益。

(2)現樹脂砂造型生產鑄件已普遍應用成型耐火陶瓷管制作澆注系統，其工藝設計簡單，操作靈活方便，澆注可靠性高。普通成型或異型耐火陶瓷磚管由專業生產廠家制作。根據鑄件的結構特點及工藝設計要求，需要采用變徑異型陶瓷管，而使用變徑陶瓷管的優點是隨形設計內澆口，使用方便簡捷，減少鐵液流量集中過熱，減小鑄件接觸熱節，防止鑄件產生縮孔縮松缺陷，此工藝值得推廣應用。

圖4　鑄件毛坯

(3)樹脂砂造型制芯，要根據鑄件的結構和特點，優化工藝設計，在保證產品質量的前提下，節約樹脂砂用量，盡量減少砂鐵比，保持較小的吃砂量，采用專用工裝、砂箱及特種措施，降低生產成本。根據真空罩鑄件的結構和特點，采用成型芯筒制作中空砂芯，操作簡便易行，且可重復使用，減少了樹脂砂的用量，減少砂芯的發氣量，防止鑄件產生氣孔缺陷，清理出砂容易，降低了生產成本，收到了很好的效果。

參考文獻

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[2] 中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊:鑄造工藝卷(第2版) [M].北京：機械工業出版社，2007:396- 401.

[3] 中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊:鑄造工藝卷(第2版) [M].北京：機械工業出版社，2007:212- 216.

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[6] 王曉妍, 李會珍. 球鐵輪轂的生產工藝[J]. 中國鑄造裝備與技術,2007(2).

[7] 李蒙. 鑄態QT550- 7球鐵的生產[J]. 中國鑄造裝備與技術,2009(2).

Casting of rubber molding curing machine ductile iron vacuum cover

JI HanCheng，GAOPing
（Jintan Jingang Machinery Manufacturing Co., Ltd., Changzhou 213242，Jiangsu,China）

Abstract:This paper introduces the casting process of ductile iron vacuum vulcanizing machine cover, including riser system design, exhaust system design, filtering and cooling system design, was explaining the main points of the production technology using adjustable ceramic tube and forming core tube, completely solve the shrinkage hole and porosity and gas porosity. To improve the casting yield, reduce production cost, obtains good economic benefit.

Keywords：ductile iron; vacuum vulcanizing machine cover; diameter ceramic tube; forming tube; shrinkage and porosity

作者簡介：紀漢成（1966—），男，研究員級高工，總工程師，主要從事鑄造工藝、熔煉技術及質量管理工作.

收稿日期:2015- 07- 27

DOI：10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.01 .004

中圖分類號：TG255；

文獻標識碼：A；

文章編號:1 006- 9658（2016）01 -001 0- 03

稿件編號:1507- 1004