鎂合金艙體鑄件材料消耗定額的確定

摘 要：根據差壓砂型鑄造從配料到鑄件形成的工藝過程和材料變化情況，分析統計了鎂合金艙體鑄件被實際利用的材料部分和不可回收的材料部分，結合合格率的統計情況，合理確定了鎂合金鑄件差壓砂型鑄造材料消耗定額。

關鍵詞：鎂合金；鑄件； 差壓砂型鑄造；材料消耗

1前言

鎂合金由于密度低、比強度高，在航天產品中應用較廣泛，常用于導彈的艙體、大梁等。導彈艙體鑄件砂型鑄造工藝過程大致經過：配料—熔煉—澆注—開箱—噴砂—切割澆道、冒口—打磨—粗車—X光探傷—熱處理等過程。通常的澆注方式均為差壓澆注，1爐澆注1件艙體，每爐需附帶澆注力學性能試件。

鎂合金由于材料活潑、易燃，熔煉澆注過程質量控制非常困難，采取了加阻燃劑、加精煉劑、坩堝涂涂料等工藝措施，因此會產生一些不可回用料，會對材料消耗產生影響。在試制階段，鎂合金鑄件的材料消耗定額一般由工藝人員按零件重量乘一個系數粗略確定。但到批量生產階段，材料用量大，就需要準確的確定材料定額，避免采購不足或庫存過多造成浪費。

2鑄件材料定額確定

2.1 確定方法

鎂合金鑄件鑄造生產過程中，熔煉所配的原材料最終變成三種：

（1）交付狀態的鑄件毛坯，這部分材料是被完全利用的，其重量用G利用料表示；

（2）可回用材料（用G可回用材料表示）：包含回錠料、縫隙澆道的大部分等可回用部分；

（3）不可回用料（用G不可回用材料表示）：包含鑄件粗車廢料、熔煉燒損、澆注試棒和取樣分析用料、底板澆道、飛邊毛刺等打磨屑、鋸屑、坩堝鍋底沉渣料、殘渣料等。

因此，一爐配料澆注一個鑄件的材料凈消耗（用G凈消耗表示）為：

G凈消耗=G利用料+G不可回用材料

同時，考慮鎂合金鑄造存在合格率的問題，鑄造缺陷、探傷或力學性能不合格品會形成整件損失。因此鑄件的材料定額確定方法為：

G定額=G凈消耗/平均合格率

下面以艙體為例，按工藝過程大致分析配料及澆注過程材料變化。

2.2 配料環節分析

由于采取了坩堝涂涂料、加阻燃劑、加精煉劑等工藝措施，原材料精練后的坩堝鍋底部分的沉渣料和坩堝上部的浮渣料均不能充到模具型腔內，否則無法保證鑄件化學成分和質量，因此，只有坩堝中間的部分能用與澆注。所以要保證鑄件質量，必須使用較大的坩堝熔煉，取其精華部分用于澆注，如一個交付狀態重20Kg的艙體，配料時需要配130Kg左右的原材料。

2.3 澆注后的材料形成

澆注后的材料形成主要有：

（1）交付狀態的艙體，即完成全部鑄造和粗車工藝后，交付機加工車間前狀態的艙體，該部分即為利用料；

（2）精煉后坩堝鍋底沉渣料、浮渣料和熔煉燒損，為不可回用料；

（3）回錠模料，即澆注后將坩堝中的好料（除沉渣料和浮渣料的部分）進行回錠模，進行回用。該部分材料為可回用料；

（4）艙體縫隙澆道和底板澆道，即附著在艙體上的澆道，部分是在粗車前需要切割掉的部分，該部分根據艙體結構而不同。其中縫隙澆道為可回用料，而底板澆道通常成分不純，為不可回用料；

（5）鑄件車削和飛邊毛刺打磨、鋸屑廢料，為不可回用料；

（6）試棒澆注料和化學取樣分析用料，該部分材料為為不可回用料；

（7）鑄造缺陷、探傷或力學性能不合格品的整件損失。

3鑄件材料定額確定實例

以某艙體的鑄件為例，材料為ZM5，我們對各部分材料進行了統計：

鑄造該艙體的原材料配料，G配料：130 kg；

交付鑄件稱重，得G利用料：21.82 kg；

不可回用料統計：沉渣料、殘渣料和燒損16.54kg，試棒及分析用料2.78kg，底板澆道2.9kg，車削廢料3.2kg。不可回用料G不可回用料總計約25.42 kg。

因此不考慮因鑄造缺陷、探傷或力學性能不合格品的整件損失，該艙體鑄件的材料凈消耗：

G凈消耗= G利用料+G不可回用料=21.82+25.42=47.24kg。

該艙體鑄件探傷后的合格率為86%。考慮合格率的情況，G定額=G凈消耗/平均合格率=47.24/0.86=54.93 kg，因此將該艙體材料工藝定額確定為55 kg。

經過幾個批次的生產驗證，該艙體鑄件確定的材料工藝定額是合理的。

4 結論

根據從配料到鑄件形成的工藝過程和材料變化情況，分析統計了鎂合金艙體鑄件被實際利用的材料部分和不可回收的材料損耗部分，結合合格率的統計情況，合理確定了鎂合金鑄件差壓砂型鑄造材料消耗定額，為材料采購和產品定價提供了依據。該方法在實際生產中有指導意義。

參考文獻：

[1]朱琳.鑄造材料工藝消耗定額的管理與編制.中國發動機鑄件生產技術論文集，2016.

[2]鑄造-機械基礎制造工藝標準匯編.中國標準出版社.2018.

作者簡介：

童春橋，1973年出生，男，貴州航天風華精密設備有限公司，畢業于重慶大學，高級工程師/副主任工藝師，從事金屬成型、模具設計及工藝管理工作。