铸造工艺过程设计的关键环节

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：图6-1 大型链轮箱体铸造工艺示意图1—直浇道 2—横浇道 3—内浇道（多层） 4—出气冒口 5—出气孔二、分型面根据链轮箱体外形的结构特点及所确定的浇注位置，无论是采用实体模样或是组芯造型，均设计成上、下两道分型面，以便于组芯操作。

一、浇注位置

根据链轮箱体的结构特点，为了便于砂芯的组装固定，保证铸件质量，一般采用将主要工作面朝下的垂直浇注位置，如图6-1所示。该链轮箱体的轮廓尺寸为2900mm×1200mm×2000mm，（长×宽×高）材质为HT250，毛重9t。在生产实践中，采用该浇注位置的铸件均获得了优质效果。

图6-1 大型链轮箱体铸造工艺示意图

1—直浇道 2—横浇道 3—内浇道（多层） 4—出气冒口 5—出气孔

二、分型面

根据链轮箱体外形的结构特点及所确定的浇注位置，无论是采用实体模样或是组芯造型，均设计成上、下两道分型面，以便于组芯操作。

三、主要工艺参数的选定

1.铸造线收缩率

大型链轮箱体的内腔结构复杂，铸件收缩时受到的机械阻碍程度较大，故铸造线收缩率一般取0.8%。

2.加工量

根据链轮箱体的尺寸大小，底部和侧面的加工量为8～14mm，顶面的加工量为20～30mm，其余局部的加工量可适当调整。

3.补贴量

链轮箱体具有独特的结构特征，为确保铸件的尺寸准确，须根据不同的生产条件及管控能力，在非加工部位，如法兰背面等，适当增加工艺补贴量1～4mm。

四、模样

目前国内生产大型链轮箱体时，分实体模样和组芯造型两种方法。

1.实体模样

为确保实体模样具有足够的强度、刚度、耐用性和便于进行造型、起模操作等，模样中央采用抽芯式钢结构，可用方形钢管100mm×100mm×2mm（壁厚）焊接而成。木模分成数块，用螺栓紧固于钢骨架上。木模块度、起模率和起模顺序等要符合要求。

2.组芯造型

组芯造型时，链轮箱体的外形及内腔全用砂芯组合装配而成，外型由6～14块砂芯组成。为防止芯盒变形，可设计成漏斗式芯盒。

组芯时，为确保尺寸准确，须采用立体坐标轴系尺寸检测法（参阅第1章中1.1.4的相关内容）。

五、浇注系统

根据链轮箱体的结构特征，浇注系统的主要设计原则是：

1）箱体各部位的铁液温度应尽量均匀，促使同时凝固。这样可以减小铸造内应力，防止产生裂纹缺陷。

2）应使铁液平稳地充满铸型，尽量减少其对铸型各部位的冲击，避免卷入空气，防止产生气孔、砂孔等缺陷。

3）保持适当的浇注速度。如果浇注速度过快，则会增大对铸型的冲击力，由此可能引起砂孔等缺陷；如果浇注速度过慢，浇注时间过长，则可能产生浇不足、冷隔等缺陷。

根据以上主要原则，生产中常采用以下两种浇注系统。

1.阶梯式浇注系统

根据链轮箱体的大小，在箱体的一侧或两侧设置阶梯式浇注系统，每侧设2～3层内浇道，每层设3～4道内浇道。图6-1中的阶梯式浇注系统设在链轮箱体的两侧，每侧设两层内浇道，每层设4道内浇道，共16道内浇道。

这种浇注系统的主要优点是可使箱体各部位，特别是上、下部位的铁液温度较为均匀。适度提高箱体上部的铁液温度，更有利于气体及夹杂物的上浮排出，可以防止上平面产生气孔、夹杂等缺陷。阶梯式浇注系统在生产实践中获得了较广泛的应用及较好的质量。

2.底注式浇注系统

这种浇注系统宜用于小型链轮箱体。其主要优点是可使铁液在铸型中平稳地上升。大型链轮箱体，因其高度大、质量大，如果采用底注式浇注系统，则会使箱体上、下部位铁液的温度梯度增大，不利于确保上平面的质量。

六、化学成分

链轮箱体的材质为HT250。根据其结构特点，须考虑化学成分对力学性能和铸造性能等的综合影响，一般控制范围为：w（C）=3.10%～3.40%，w（Si）=1.20%～1.60%，w（Mn）=0.70%～1.10%，w（P）≤0.20%，w（S）≤0.15%。国内某厂的部分生产实践资料见表6-1，可供参考。

表6-1 部分链轮箱体的化学成分和力学性能资料

七、铁液状态

根据链轮箱体的结构特征及铁液状态对铸件质量的重要影响，必须注意以下两点。

1.提高铁液的过热程度

适当提高铁液的过热温度及在高温下的停留时间，尽量降低铁液中杂质的含量。电炉熔炼的过热温度为1500～1520℃，冲天炉熔炼的出炉温度应达到1450～1470℃。

2.控制浇注温度

链轮箱体的壁厚不均匀，形成较多的小“热节”，且不易用冒口对“热节”进行补缩。如果浇注温度过高，则会导致增加铁液的液态收缩量等不良影响。如果浇注温度过低，则会产生冷隔、浇不足、气孔、夹杂等缺陷，尤其是会增加产生裂纹的倾向。因此，应严格控制浇注温度，一般为1340～1360℃。

铸造工艺过程设计的关键环节

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