重型車床鎖緊塊鑄造工藝改進

劉智峰

天水星火機床有限責任公司 甘肅天水 741024

1 序言

目前，我公司生產的重型車床鎖緊塊出品率低，成本較高，現場操作工藝復雜，并且有縮孔、縮松缺陷，基于這種情況，需進行工藝改進。

鎖緊塊屬于厚壁鑄件，壁厚2 6 0 m m，材 質H T 2 5 0 ， 毛 坯 重4 4 0 k g ， 輪 廓 尺 寸φ260mm×1100mm。鑄件不得有縮松、縮孔、夾雜及氣孔等鑄造缺陷。

2 原工藝存在的問題

2.1 造型操作工藝

原工藝（見圖1），從一端分型，鑄件全放在下箱，為保證重力補縮優勢，需要較大的重力壓頭，因此上箱高度不能低于300mm。造型合箱后砂箱高度1700mm以上，使用兩箱造型時，涂料涂刷不便，且涂刷后燃燒不充分，產生表面粘砂而影響鑄件質量。若采用三箱造型，則現場操作工藝復雜，砂鐵比較高，型砂使用多，造型成本增加。

圖1 原鑄造工藝

2.2 凝固方式

原工藝根據順序凝固原理，采用自下而上順序凝固，鑄件靠重力補縮，由于灰鑄鐵結晶溫度范圍較寬，再加之上砂型和出氣孔的冷卻，鑄件上部一段外殼結殼較快，不能滿足自下而上順序凝固的要求，在鑄件頂面向下150～200mm易出現縮松或縮孔缺陷，嚴重時可使鑄件報廢，灰鑄鐵由其自身特性決定，不易實現順序凝固[1]。

2.3 澆注系統和冒口

從鑄件質量出發，總結原工藝生產經驗，在頂端加高200mm做為聯體補縮冒口，使鑄造缺陷上移，使其在加工過程中被去除，這樣基本滿足鑄件質量要求。原來采用澆注系統補縮，為方便補縮，內澆道截面使用高梯形，但內澆道在液態凝固后期不能及時封閉，不能更好地應用石墨化膨脹對后續凝固收縮進行補縮，因此鑄件在凝固晚的部位易出現縮松、縮孔缺陷。使用這種鑄件生產工藝，不但鑄件出品率較低，而且切除聯體補縮冒口時增加了加工成本，鑄件質量也不能穩定地滿足要求。

3 工藝改進措施

3.1 造型操作工藝改進

如圖2所示，改變原來的分型面，從φ260mm中心分型，上下對稱，大大降低了造型砂箱高度，兩箱造型綽綽有余，合箱后高度為500～600mm，涂料涂刷也很方便，簡化了現場操作工藝，降低了砂鐵比，節約了造型成本。

圖2 改進后鑄造工藝

3.2 凝固方式改進

根據灰鑄鐵的結晶范圍較寬和凝固過程的石墨化膨脹兩大特性，改變原來的順序凝固方式，應用內澆道、出氣孔、冷筋板（見圖2）調節熱量分布狀態，使其熱量平衡，達到同時凝固[1]。

3.3 澆注系統和冒口改進

（1）澆注系統改進 一箱四件，鐵液從一端進入，過內澆道放置小暗冒口，中間兩件用一道內澆道，尺寸為（寬×高）80mm×15mm，兩端兩件使用兩道內澆道，尺寸為（寬×高）40mm×15mm，每件熱量分布比較均勻，內澆道截面采用扁平形，便于液態收縮后期及時封閉，最大化應用石墨化膨脹特性。

（2）冒口改進 由鑄件模數＝鑄件體積/鑄件表面積，計算得出此鑄件模數為5.8cm。匯總一段時間內熔煉HT250化學成分分析，結果見表1。

表1 HT250化學成分（質量分數） （%）

由表1化學成分可得出，HT250碳當量為4.16%～4.23%，且每批次都進行孕育處理。另外，在鑄件頂部中間放置一條400mm×30mm×(80～100)mm冷筋板，并在冷筋板中間設一個φ30mm的出氣孔，同時在尾端1/4處放置φ30mm出氣孔一個（見圖2），使用冷筋板和出氣孔調節溫度分布，均衡中間部位熱量，達到均衡凝固，再加上內澆道的及時封閉，最大化地使用石墨化膨脹。根據以上條件，此鑄件可進行無冒口鑄造[2]。鑄造省去了頂端聯體補縮冒口，既克服了鑄件縮松、縮孔缺陷，又提高了出品率，降低了加工生產成本。

4 結束語

通過工藝措施改進，鑄件達到無冒口鑄造，該產品及同類產品質量滿足了要求，出品率提高。與改進前相比，不但保證了鑄件質量，而且節約了生產成本，降低了工人的操作難度和勞動強度，工藝也得到有效簡化。