特大數(shù)控工作臺(tái)鑄造工藝開(kāi)發(fā)

張洪浩，胡愛(ài)國(guó)，劉樹(shù)譚，付海波（濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)鑄造有限公司，山東濟(jì)南 250400）

特大數(shù)控工作臺(tái)鑄造工藝開(kāi)發(fā)

張洪浩，胡愛(ài)國(guó)，劉樹(shù)譚，付海波
（濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)鑄造有限公司，山東濟(jì)南 250400）

本文介紹了特大數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了合理的造型方案，澆注系統(tǒng)。細(xì)致的澆注工藝、完善的補(bǔ)縮工藝，實(shí)現(xiàn)了特大鑄件的高品質(zhì)出品的目標(biāo)。

特大數(shù)控工作臺(tái)；帶芯整體翻箱；鑄造工藝

1 鑄件特點(diǎn)

特大數(shù)控工作臺(tái)主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 特大數(shù)控工作臺(tái)主要參數(shù)

圖1 特大數(shù)控工作臺(tái)實(shí)物圖

鑄造公司首次生產(chǎn)單件澆注質(zhì)量超過(guò)100 t的特大數(shù)控機(jī)床鑄件，鑄件外形尺寸大、結(jié)構(gòu)厚大，對(duì)生產(chǎn)組織和設(shè)備能力極具挑戰(zhàn)，需要對(duì)鑄造工藝進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)、推敲。

2 鑄造工藝

(1)鑄造工藝采取呋喃樹(shù)脂砂手工制芯、造型。

(2)工作臺(tái)采用整體模型板定位造底箱+整體模地坑造型。

(3)內(nèi)腔芯上箱吊芯，上箱帶芯整體翻箱。

(4)澆注系統(tǒng)采用環(huán)繞、閉合橫澆道。

3 施工過(guò)程

3.1 制作模型的要求

(1)底面T型槽刻印引線至外模側(cè)面。

(2)外模、芯盒拉芯處釘直徑30 mm高20 mm的定位塊，以保證造型、制芯拉芯孔定位準(zhǔn)確、垂直；拉芯方窩尺寸130×130×100（mm）。

(3)蓋箱分型面中間筋按圖紙刻在外模上平面上，并按線位置制作6 m長(zhǎng)厚40 mm的整體隨形擋砂板。

(4)準(zhǔn)備600 mm高、6 m長(zhǎng)的優(yōu)質(zhì)三合板，不能變形。

(5)準(zhǔn)備150×150×30（mm）木型定位塊14塊。(6)吊把芯外輪廓刻印。

(7)三節(jié)外模接觸面修平，以免影響起模。

圖2 特大數(shù)控工作木型外模

3.2 制芯過(guò)程

(1)芯鐵拉芯孔處插150×150（mm）的框（如圖3）。

(2)舂砂緊實(shí)，必須保證拉芯孔的垂直，拆芯盒、吊芯時(shí)一定小心、仔細(xì)，必須保證芯頭的完整，一旦損壞嚴(yán)重，芯子直接報(bào)廢重干。

(3)制好的芯子，能刷的刷2遍鑄鋼涂料，再刷一遍黑涂料，刷不到的流涂?jī)杀殍T鋼涂料，再流黑涂料，注意涂料的堆積和流掛的清理。

(4)注意坭芯放置時(shí)的保護(hù)，決不能壓壞芯子下面的芯頭。

圖3 芯鐵拉芯孔處的150×150（mm）框

圖4 灌砂后的芯盒

圖5 泥芯先流涂白色涂料（鑄鋼涂料）

圖6 流圖白色涂料后再流涂黑涂料

3.3 造型過(guò)程

(1)在地坑驗(yàn)箱，確定木型在砂箱的位置，以外模直邊為基準(zhǔn)，確保東西方向的吃砂量均勻；通過(guò)拉緊螺栓位置確定底箱南北位置，以及南北直澆口位置。蓋箱到位后，先進(jìn)行試翻箱，測(cè)算所需鋼絲繩的長(zhǎng)度，摸索蓋箱拉好芯后重心偏移后的翻箱墊鐵高度和墊鐵形式，以保證翻箱過(guò)程萬(wàn)無(wú)一失。

(2)計(jì)算蓋箱需砂量，測(cè)量混砂機(jī)出砂量，算出灌制一節(jié)蓋箱所需時(shí)間，調(diào)整樹(shù)脂、固化劑的配比，或固化劑酸度，并實(shí)驗(yàn)，延長(zhǎng)型砂硬化時(shí)間，在保證蓋箱強(qiáng)度的情況下避免型砂分層。

(3)將外模擺到造型平臺(tái)對(duì)好，將外模輪廓線和T型槽線復(fù)制到造型平臺(tái)上，木型在工作臺(tái)直邊鑲上6塊150×150×30（mm）的定位塊，每段2個(gè)，2個(gè)邊段圓弧面也各鑲2塊，然后將2個(gè)邊段調(diào)走，在露出中段的2個(gè)邊再各鑲兩塊定位塊，吊走中段，按線鑲底箱芯頭和擺放石墨塊（高度110 mm），放箱按驗(yàn)箱確定的位置放箱，兩箱幫之間擠緊50 mm厚的木塊（穩(wěn)箱時(shí)還要用），墊箱140 mm，刮砂床100 mm，留出氣通道，在距2邊箱幫1 500 mm左右的箱空隔一個(gè)留一個(gè)，穩(wěn)箱時(shí)背箱用。

(4)按確定位置穩(wěn)箱，調(diào)平，墊彎勢(shì)5 mm，每

(5)按定位塊放外模（三節(jié)外模之間塞一塊鐵皮），擺好澆口管、橫澆口，做好定位（用鋼筋焊制支架），灌砂，從芯頭開(kāi)始、芯頭結(jié)束，（備用）舂砂緊實(shí)，扶好澆口，分型面刮平、壓光。每扇蓋箱四角臥四個(gè)鐵銷，定位用。

(6)蓋箱先放一節(jié)，嚴(yán)格按中間筋邊線放箱，按確定的直澆口位置放好直澆口，并按中心線擋好隨形擋砂板，必須保證擋砂面的垂直，灌砂時(shí)撞砂緊實(shí)，必須保證拉芯孔的垂直。砂子硬化后，拆除擋砂板，放上三合板，放另一節(jié)蓋箱，灌砂，舂砂緊實(shí)均勻，放好澆冒口。

兩節(jié)蓋箱以及底蓋箱之間打好號(hào)，并做好底蓋箱對(duì)應(yīng)號(hào)的保護(hù)（可利用耐火磚）。

(7)修蓋箱前注意將工作臺(tái)的外輪廓線復(fù)制到蓋箱的分型面上，下芯用。

(8)刷兩遍鑄鋼涂料，第一遍點(diǎn)燃后涼涼后再刷第二遍，點(diǎn)燃后恢復(fù)室溫再刷一遍黑涂料。

圖7 造型平臺(tái)上底箱造型

3.4 配模過(guò)程

(1)兩節(jié)底箱箱放置在地坑里，底箱采用多點(diǎn)背箱方案（鐵液質(zhì)量過(guò)大為防止底箱承壓變形，底箱用墊鐵撐起）。

圖8 整體模地坑蓋箱造型

圖9 型腔先涂刷白色涂料（鑄鋼涂料）

圖10 涂刷白色涂料后再涂刷黑涂料

(2)將兩節(jié)蓋箱放置在地坑上，中間做好支撐，畫(huà)出工作臺(tái)的輪廓線，下芯，驗(yàn)證確認(rèn)鑄件皮厚，拉芯用16毫米的雙頭螺栓和專用卡鐵（如圖14），拉緊。補(bǔ)吊攀和拉芯窩子必須釘釘子，砂子撞實(shí)壓平。

(3)利用專用工裝上的”V”型槽，分解上箱翻箱時(shí)的扭力。上箱帶內(nèi)腔芯整體翻箱，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)面無(wú)芯撐。

(4) 翻好的蓋箱放置在地坑上，埋好冒口和氣眼，小心操作，防止掉砂，注意檢查芯子上面，有砂子及時(shí)清理。并試吊配重。

(5)按號(hào)扣箱，扣第二節(jié)時(shí)小心謹(jǐn)慎操作，避免碰壞芯子或鑄型。

(6)做澆口 澆口間距大于9 m，做好防跑火措施，壓重大于620 t。

3.5 澆注過(guò)程

TE90A12801-0000數(shù)控工作臺(tái)是我廠出口鑄件。高750 mm，直徑9 000 mm的半圓體。毛坯質(zhì)量90 t，澆注質(zhì)量97 t，出鐵質(zhì)量114 t。三個(gè)澆口，材質(zhì)HT300，澆B料。開(kāi)20 t-A、20 t-B、10 t-C熔煉電爐和40 t、20 t保溫電爐熔煉澆注，使用2個(gè) 30 t包和2個(gè)20 t包澆注，一個(gè)15 t包備用。

圖11 底箱多點(diǎn)背箱

圖12 背箱用的墊鐵

圖13 內(nèi)腔芯上箱吊芯

圖14 設(shè)計(jì)專用的拉芯卡鐵

圖15 兩節(jié)蓋箱合箱過(guò)程

3.5.1 成分要求見(jiàn)表1

表1 成分要求 %

孕育后白口4～6 mm，每個(gè)包均浮硅孕育。

3.5.2 準(zhǔn)備工作

(1)鐵液包包嘴圓滑好澆。班前要試運(yùn)轉(zhuǎn)一次。準(zhǔn)備好備用電線，檢查備用電源。

(2)班前校正各計(jì)量器具、儀表，檢查加料行車(chē)和加料機(jī)運(yùn)行狀況。

(3)爐前做好挑渣、取樣等工作，取樣包括白口式樣、小餅子和三角試塊。前后三角試塊不能丟棄。

(4)開(kāi)光譜儀和碳硫儀，及時(shí)出結(jié)果。每次調(diào)整后都要重新取樣。(5)澆注前備好引氣桿、耐火泥、鐵锨等。(6)清理相關(guān)區(qū)域，不能影響快速換包。

3.5.3 澆注

(1)出鐵目標(biāo)。

南75 t行車(chē)吊1#30 t包盛33 t鐵液，旁邊放15 t包盛10 t鐵液。

北75 t行車(chē)吊2#30 t包盛33 t鐵液。

50 t行車(chē)吊1#20 t包盛20 t鐵液，旁邊放2#20 t包盛18 t鐵液。

澆注溫度控制在1 350 ℃～1 380 ℃。

(2)各鐵液包在出鐵前要先試運(yùn)轉(zhuǎn)檢查，澆注前再試運(yùn)轉(zhuǎn)確定均無(wú)問(wèn)題再下流。

(3)三包同時(shí)澆注，20 t包盡可能快速澆注，澆完后換包；2#30 t包慢澆，保持鐵液面高約澆口杯的一半；1#30 t開(kāi)始時(shí)快澆，在20 t包換包時(shí)減速，澆完后換15 t包。

(4)點(diǎn)火、引氣、擋渣、堵坭桿子等物品提前準(zhǔn)備到位。

(5)澆注開(kāi)始后期（對(duì)工作臺(tái)厚大部位）沖點(diǎn)鐵液，沖點(diǎn)鐵液最好用8 t包每次出鐵5～6 t。當(dāng)沖點(diǎn)鐵液溫度低于1 380 ℃時(shí)換另一包高溫鐵液。

(6)指定專人任澆注總指揮，澆注操作者要定員落實(shí)到人，行車(chē)工要提前與生產(chǎn)服務(wù)部聯(lián)系。建議配行車(chē)工在地面指揮。

4 理化檢驗(yàn)及鑄件驗(yàn)收

表1 電爐熔煉灰鐵試棒理化報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖16 鑄件驗(yàn)收

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)工藝設(shè)計(jì)及工藝改進(jìn)公司成攻完成了TE90A12801-0000特大數(shù)控工作臺(tái)的鑄造工藝開(kāi)發(fā)工作。公司首次澆注單件質(zhì)量超過(guò)100 t的特大型復(fù)雜數(shù)控機(jī)床鑄件,創(chuàng)造了公司單件澆注質(zhì)量的歷史，樹(shù)立了鑄造公司生產(chǎn)特大型鑄件的品牌。

[1] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè)(鑄鐵卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.1.

[2] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì).鑄造手冊(cè)(鑄鑄造工藝)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.3.

[3] 王文清.鑄造公工藝學(xué)（上冊(cè)）[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1985.

[4] 周桂梅.預(yù)埋鋼管工作臺(tái)底座鑄造工藝設(shè)計(jì)[J].中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2013(4).

Casting process developent of extra large CNC machine tool working platform

ZHANG HongHao,HU AiGuo ,LIU ShuTan,FU HaiBo
（JIER machine-tool group Co.,Ltd., Jinan 250400, Shandong, China）

This article is introduced the structure characteristics of the extra large CNC machine tool working platform. Reasonable modeling and gating system scheme is designed .Detailed pouring process and improve the feeding process. Achive the large castings of high quality product.

extra large cnc machine tool working platform; with sand core fl ip sand box; the casting process

TG244+.2；

A；

1006-9658（201 6）06-0026-04

10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.06.008

2016-05-26

稿件編號(hào):1605-1392

張洪浩(1984—），男，助理工程師，主要從事鑄造工藝開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)管理工作.