水輪機產品組芯造型披縫處理方法研究

趙健東，徐鵬波

(共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

0 前言

在傳統的水電類鑄鋼件砂型鑄造領域，一般為節約成本，使用組芯造型方法生產。由于砂型鑄造屬手工造型，且在設計時為使砂芯順利組配，砂芯對接處會設計對接余量，因此砂芯組配完畢后，對接處必定會出現大小不一的縫隙，使鑄件在澆注時會出現批縫問題，嚴重時會出現澆注安全事故。

1 研究目的

傳統砂型鑄造組芯造型生產領域，以某水電環類鑄件為例，如圖1 所示，吊運砂芯按照設計定位尺寸裝配后流砂澆注，此種成型方法優點在于層成型費用低，只需2 個芯盒，包括芯盒a、芯盒b，其中芯盒a 成型內部砂芯（1），芯盒b 成型外部砂芯（2），每個芯盒制作5 個砂芯即可，且操作簡單；缺點在于砂芯與砂芯之間的對接頻繁出現縫隙，行業內稱之為披縫，包括橫披縫和豎披縫。橫披縫可以使用封箱泥條鋪在底部砂芯上部利用外部砂芯自重封閉縫隙，但豎披縫目前無行之有效的處理方法。以至于澆注時鋼液沿砂芯對接縫隙流出，形成鋼片，嚴重時會使鋼液溢出砂箱跑火，使鑄件報廢，為企業帶來不可估量的經濟損失。

圖1 水電環類半成品砂芯組芯輪廓圖

現有的組芯造型方案存在以下問題：

（1）澆注時鋼液沿砂芯對接縫隙流出，形成鋼片，為鑄件帶來質量問題。

（2）縫隙尺寸過大時會使鋼液溢出砂箱跑火，使鑄件報廢，為企業帶來不可估量的經濟損失。

2 新型工藝方案實施方法

2.1 方案設計思想

旨在研究一種水電鑄件組芯造型時披縫處理方法，目的在于解決砂芯對接處豎狀披縫，防止澆注時鋼液溢出，造成跑火事故，保證半成品質量。

2.2 鑄件模型工藝設計

提供一種水電鑄件組芯造型披縫處理方法，主要采用在芯盒內部加裝填料的方式。如圖2 所示，芯盒a 主要包括填料a、側擋板a、活料a，在芯盒a 內部芯頭面處分別安裝10mm 厚消失模填料，形狀與芯盒邊緣隨形，填料一側與側擋板接觸，一側與活料接觸。流砂制作內部砂芯，砂芯成型后內部砂芯單邊各形成10mm 厚的缺量區域。如圖3 所示，芯盒b 主要包括填料b、側擋板b、活料b，芯盒b 側擋板加裝10mm 厚填料b，形狀與芯盒b 隨行，如圖4，外圈砂芯成型后單邊缺量區域形成10mm 厚的外部砂芯缺量區域，如圖5。

圖2 芯盒a 結構圖

圖3 內部砂芯結構圖

圖4 芯盒b 結構圖

圖5 外部砂芯結構圖

2.3 方案現場實施

以上述水電鑄件半成品為例：

（1）內部砂芯制作完成后，根據設計尺寸組配砂芯，每個豎披縫區域形成規格20mm 內部砂芯活面縫隙，活面縫隙內部鑲嵌釘子充當骨架，填充樹脂砂，緊實后活面縫隙處加裝寬80mm，厚10mm 木工板，使用釘子緊固，形狀與內部砂芯對接處隨形。待樹脂砂硬化后，去除木工板，處理表面，表面刷涂料，如圖6 所示。

圖6 內圈砂芯裝配圖

（2）外部砂芯裝配后每個豎披縫處形成規格10mm×10mm 缺量區域b，下芯時砂芯結合面部位加裝封箱泥條，封堵披縫，如圖7 所示。之后進行流砂造型、烘箱、澆注。

圖7 外圈砂芯圖

3 結果

縫隙封堵完畢后，鑄件澆注過程中與鋼液接觸的縫隙修補部位表面質量及強度將與其余部位相同，避免澆注時高溫鋼液進入組對縫隙而產生的一系列問題。

4 結論

組芯造型使用以上豎披縫處理方法，具有以下優勢：

（1）提高產品質量：消除砂芯組對縫隙，提高鑄件表面質量及尺寸精度。

（2）放散砂進入鑄件：消除砂芯組對縫隙，阻止砂芯外部散砂進入型腔。

（3）提高澆注安全性：封堵澆注時高溫鋼液溢出路徑，保證澆注安全性。