淺析機架鑄件的工藝優(yōu)化

劉朋柱

摘 要：文章詳細比較分析了箱體類鑄件傳統(tǒng)與優(yōu)化后兩種鑄造工藝方案，介紹優(yōu)化的工藝方案采用的措施，解決了鑄造生產(chǎn)中操作困難與各種鑄造缺陷，減短鑄件冷、熱加工的生產(chǎn)周期，鑄件質(zhì)量明顯提高，實踐證明優(yōu)化的工藝取得成功。

關(guān)鍵詞：機架鑄件；無縫鋼管；冒口切割

1 簡介

圖1

此類機架鑄件為定尺剪機架重要組裝部分，鑄件質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到整體設(shè)備的穩(wěn)定性、牢固性。所以鑄件質(zhì)量及機械性能要求嚴(yán)格，鑄件要求整體超聲波探傷，鑄件轉(zhuǎn)角處要求裂紋檢查。其材質(zhì)為普通碳素鋼ZG25，鑄件最大輪廓最大尺寸為2875mm×2170mm×1485mm，大部分壁厚100mm左右，形狀見圖1。

圖2

2 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)中的問題

此類產(chǎn)品采用傳統(tǒng)工藝方案（圖2）生產(chǎn)過程中，鑄件出現(xiàn)的主要問題體現(xiàn)在以下方面。

（1）鑄造造型時，合箱時位置容易偏差；（2）清理時，冒口切割難操做，冒口根清理工作繁重；（3）檢查毛坯表面，鑄件表面非常粗糙，經(jīng)常出現(xiàn)凹坑、裂紋等缺陷。粗加工后探傷時，缺陷部位清除、焊補工作量較大；（4）直徑為φ275，長度為2100mm的圓孔鑄死，冷加持續(xù)鉆孔及擴孔最少使用時間50小時，冷加工每孔鐵削近1噸，嚴(yán)重增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

3 優(yōu)化工藝采取的措施

3.1 優(yōu)化的工藝方案改變造型方向，冒口放在大平面上，上箱除冒口外，沒有活件，合箱容易操作，并且清理切割冒口及清理冒口根部容易操作。

3.2 優(yōu)化的工藝方案使用專用的壁厚為4mm的無縫鋼管，把尺寸為φ220×2100的超長圓孔鑄出，既解決孔內(nèi)粘砂問題，又使鑄件壁厚平均，使鑄件整體收縮平衡，減少冷加工的生產(chǎn)周期。

3.3 優(yōu)化工藝方案設(shè)計附具外冷鐵，為了保證鑄件下部能夠先凝固，實現(xiàn)順序凝固的最佳效果。

4 兩種工藝方案比較分析

采用傳統(tǒng)的工藝方案分析，上箱吊芯較多，芯骨焊牢固定操作困難，位置偏差后對正時不宜操作。根據(jù)我廠《鑄鋼件工藝編制規(guī)范》，φ230×2100的圓孔為臨界鑄出孔，工藝設(shè)計時，此處容易粘砂，且不容易清理，孔內(nèi)出現(xiàn)裂紋缺陷焊補不宜操作，并且懸臂芯不容易固定，所以圓孔鑄死；由于考慮鋼水補縮，在熱節(jié)大的圓柱上必須冒口放在。不但減低鑄件收得率，清理冒口根部弧形面修平操作難度也很大，所以清理冒口根部需要較多時間，增加鑄件生產(chǎn)周期。

鑄壁厚度不均，兩圓柱之間餓大平面厚度為100mm，但距離過長，同時凝固時局部不能及時補縮，所以出現(xiàn)凹坑，傳統(tǒng)澆注工藝方案型腔下表面內(nèi)鋼水夾雜與未清凈浮砂較難上浮到分型面上或冒口內(nèi)，并且內(nèi)腔表面產(chǎn)生的氣泡有一定水平距離移動才能逸出，逸出難度較大，所以在表面容易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。

圖3

采用優(yōu)化的工藝方案（圖3）分析，鑄鋼件凝固時，型腔內(nèi)的液態(tài)金屬在下方鑄壁處先凝固，在一定的自重壓力作用下，冒口內(nèi)液態(tài)金屬向下方已凝固結(jié)殼的鑄件內(nèi)部壓入金屬液，補償其內(nèi)部金屬液的液態(tài)收縮和凝固收縮所需的金屬液量。

優(yōu)化的工藝方案型芯都在側(cè)面，下芯對齊操作容易，減少鑄件尺寸偏差，也就間接減少冷加工及焊補工作量，加快生產(chǎn)速度。傳統(tǒng)的工藝方案型腔下表面塞嚴(yán)芯縫及清除浮砂人工操作比較困難；優(yōu)化的工藝方案由于鑄件形成兩個相對側(cè)立面，塞嚴(yán)芯縫及清觸浮砂人工操作相對容易。

優(yōu)化的工藝方案，本身增大鑄件壓頭，主要工作表面位于冒口下，利于鑄件補縮，并且自身凝固收縮時補縮通道沒有阻礙；自重壓力作用下，冒口內(nèi)液態(tài)金屬向下方已凝固結(jié)殼的鑄件內(nèi)部壓入金屬液的能力增大，工藝要求在下下部及轉(zhuǎn)角等較大熱節(jié)處放置外冷鐵，符合鑄鋼件順序凝固原則，加速鑄件下部凝固，保證鑄件質(zhì)量。

傳統(tǒng)的工藝方案型腔內(nèi)液面上升時，由于鑄件截面突然轉(zhuǎn)變，致使液面上升速度快慢不一較難控制，只能理論計算平均的上升速度，型腔內(nèi)鋼水夾卷的氣體夾雜及型壁表面產(chǎn)生的氣體很難上浮進入冒口內(nèi)。優(yōu)化的工藝型腔內(nèi)液面上升速度可以穩(wěn)定、平緩上升。鋼水內(nèi)夾雜及未清凈浮砂無阻礙的上浮到冒口內(nèi)，內(nèi)腔芯表面產(chǎn)生的氣泡因密度較小而直接上浮逸出到分型面上或冒口中，減小缺陷產(chǎn)生的可能性。

圖4

5 結(jié)束語

采用優(yōu)化工藝生產(chǎn)兩件鑄件，解決從前生產(chǎn)過程中操作困難及出現(xiàn)的缺陷，毛坯表面質(zhì)量明顯提高見（圖4），并且大大縮短冷熱加工的生產(chǎn)周期。實踐證明優(yōu)化后的工藝取得了成功。endprint

摘 要：文章詳細比較分析了箱體類鑄件傳統(tǒng)與優(yōu)化后兩種鑄造工藝方案，介紹優(yōu)化的工藝方案采用的措施，解決了鑄造生產(chǎn)中操作困難與各種鑄造缺陷，減短鑄件冷、熱加工的生產(chǎn)周期，鑄件質(zhì)量明顯提高，實踐證明優(yōu)化的工藝取得成功。

關(guān)鍵詞：機架鑄件；無縫鋼管；冒口切割

1 簡介

圖1

此類機架鑄件為定尺剪機架重要組裝部分，鑄件質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到整體設(shè)備的穩(wěn)定性、牢固性。所以鑄件質(zhì)量及機械性能要求嚴(yán)格，鑄件要求整體超聲波探傷，鑄件轉(zhuǎn)角處要求裂紋檢查。其材質(zhì)為普通碳素鋼ZG25，鑄件最大輪廓最大尺寸為2875mm×2170mm×1485mm，大部分壁厚100mm左右，形狀見圖1。

圖2

2 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)中的問題

此類產(chǎn)品采用傳統(tǒng)工藝方案（圖2）生產(chǎn)過程中，鑄件出現(xiàn)的主要問題體現(xiàn)在以下方面。

（1）鑄造造型時，合箱時位置容易偏差；（2）清理時，冒口切割難操做，冒口根清理工作繁重；（3）檢查毛坯表面，鑄件表面非常粗糙，經(jīng)常出現(xiàn)凹坑、裂紋等缺陷。粗加工后探傷時，缺陷部位清除、焊補工作量較大；（4）直徑為φ275，長度為2100mm的圓孔鑄死，冷加持續(xù)鉆孔及擴孔最少使用時間50小時，冷加工每孔鐵削近1噸，嚴(yán)重增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

3 優(yōu)化工藝采取的措施

3.1 優(yōu)化的工藝方案改變造型方向，冒口放在大平面上，上箱除冒口外，沒有活件，合箱容易操作，并且清理切割冒口及清理冒口根部容易操作。

3.2 優(yōu)化的工藝方案使用專用的壁厚為4mm的無縫鋼管，把尺寸為φ220×2100的超長圓孔鑄出，既解決孔內(nèi)粘砂問題，又使鑄件壁厚平均，使鑄件整體收縮平衡，減少冷加工的生產(chǎn)周期。

3.3 優(yōu)化工藝方案設(shè)計附具外冷鐵，為了保證鑄件下部能夠先凝固，實現(xiàn)順序凝固的最佳效果。

4 兩種工藝方案比較分析

采用傳統(tǒng)的工藝方案分析，上箱吊芯較多，芯骨焊牢固定操作困難，位置偏差后對正時不宜操作。根據(jù)我廠《鑄鋼件工藝編制規(guī)范》，φ230×2100的圓孔為臨界鑄出孔，工藝設(shè)計時，此處容易粘砂，且不容易清理，孔內(nèi)出現(xiàn)裂紋缺陷焊補不宜操作，并且懸臂芯不容易固定，所以圓孔鑄死；由于考慮鋼水補縮，在熱節(jié)大的圓柱上必須冒口放在。不但減低鑄件收得率，清理冒口根部弧形面修平操作難度也很大，所以清理冒口根部需要較多時間，增加鑄件生產(chǎn)周期。

鑄壁厚度不均，兩圓柱之間餓大平面厚度為100mm，但距離過長，同時凝固時局部不能及時補縮，所以出現(xiàn)凹坑，傳統(tǒng)澆注工藝方案型腔下表面內(nèi)鋼水夾雜與未清凈浮砂較難上浮到分型面上或冒口內(nèi)，并且內(nèi)腔表面產(chǎn)生的氣泡有一定水平距離移動才能逸出，逸出難度較大，所以在表面容易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。

圖3

采用優(yōu)化的工藝方案（圖3）分析，鑄鋼件凝固時，型腔內(nèi)的液態(tài)金屬在下方鑄壁處先凝固，在一定的自重壓力作用下，冒口內(nèi)液態(tài)金屬向下方已凝固結(jié)殼的鑄件內(nèi)部壓入金屬液，補償其內(nèi)部金屬液的液態(tài)收縮和凝固收縮所需的金屬液量。

優(yōu)化的工藝方案型芯都在側(cè)面，下芯對齊操作容易，減少鑄件尺寸偏差，也就間接減少冷加工及焊補工作量，加快生產(chǎn)速度。傳統(tǒng)的工藝方案型腔下表面塞嚴(yán)芯縫及清除浮砂人工操作比較困難；優(yōu)化的工藝方案由于鑄件形成兩個相對側(cè)立面，塞嚴(yán)芯縫及清觸浮砂人工操作相對容易。

優(yōu)化的工藝方案，本身增大鑄件壓頭，主要工作表面位于冒口下，利于鑄件補縮，并且自身凝固收縮時補縮通道沒有阻礙；自重壓力作用下，冒口內(nèi)液態(tài)金屬向下方已凝固結(jié)殼的鑄件內(nèi)部壓入金屬液的能力增大，工藝要求在下下部及轉(zhuǎn)角等較大熱節(jié)處放置外冷鐵，符合鑄鋼件順序凝固原則，加速鑄件下部凝固，保證鑄件質(zhì)量。

傳統(tǒng)的工藝方案型腔內(nèi)液面上升時，由于鑄件截面突然轉(zhuǎn)變，致使液面上升速度快慢不一較難控制，只能理論計算平均的上升速度，型腔內(nèi)鋼水夾卷的氣體夾雜及型壁表面產(chǎn)生的氣體很難上浮進入冒口內(nèi)。優(yōu)化的工藝型腔內(nèi)液面上升速度可以穩(wěn)定、平緩上升。鋼水內(nèi)夾雜及未清凈浮砂無阻礙的上浮到冒口內(nèi)，內(nèi)腔芯表面產(chǎn)生的氣泡因密度較小而直接上浮逸出到分型面上或冒口中，減小缺陷產(chǎn)生的可能性。

圖4

5 結(jié)束語

采用優(yōu)化工藝生產(chǎn)兩件鑄件，解決從前生產(chǎn)過程中操作困難及出現(xiàn)的缺陷，毛坯表面質(zhì)量明顯提高見（圖4），并且大大縮短冷熱加工的生產(chǎn)周期。實踐證明優(yōu)化后的工藝取得了成功。endprint

摘 要：文章詳細比較分析了箱體類鑄件傳統(tǒng)與優(yōu)化后兩種鑄造工藝方案，介紹優(yōu)化的工藝方案采用的措施，解決了鑄造生產(chǎn)中操作困難與各種鑄造缺陷，減短鑄件冷、熱加工的生產(chǎn)周期，鑄件質(zhì)量明顯提高，實踐證明優(yōu)化的工藝取得成功。

關(guān)鍵詞：機架鑄件；無縫鋼管；冒口切割

1 簡介

圖1

此類機架鑄件為定尺剪機架重要組裝部分，鑄件質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到整體設(shè)備的穩(wěn)定性、牢固性。所以鑄件質(zhì)量及機械性能要求嚴(yán)格，鑄件要求整體超聲波探傷，鑄件轉(zhuǎn)角處要求裂紋檢查。其材質(zhì)為普通碳素鋼ZG25，鑄件最大輪廓最大尺寸為2875mm×2170mm×1485mm，大部分壁厚100mm左右，形狀見圖1。

圖2

2 傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)中的問題

此類產(chǎn)品采用傳統(tǒng)工藝方案（圖2）生產(chǎn)過程中，鑄件出現(xiàn)的主要問題體現(xiàn)在以下方面。

（1）鑄造造型時，合箱時位置容易偏差；（2）清理時，冒口切割難操做，冒口根清理工作繁重；（3）檢查毛坯表面，鑄件表面非常粗糙，經(jīng)常出現(xiàn)凹坑、裂紋等缺陷。粗加工后探傷時，缺陷部位清除、焊補工作量較大；（4）直徑為φ275，長度為2100mm的圓孔鑄死，冷加持續(xù)鉆孔及擴孔最少使用時間50小時，冷加工每孔鐵削近1噸，嚴(yán)重增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

3 優(yōu)化工藝采取的措施

3.1 優(yōu)化的工藝方案改變造型方向，冒口放在大平面上，上箱除冒口外，沒有活件，合箱容易操作，并且清理切割冒口及清理冒口根部容易操作。

3.2 優(yōu)化的工藝方案使用專用的壁厚為4mm的無縫鋼管，把尺寸為φ220×2100的超長圓孔鑄出，既解決孔內(nèi)粘砂問題，又使鑄件壁厚平均，使鑄件整體收縮平衡，減少冷加工的生產(chǎn)周期。

3.3 優(yōu)化工藝方案設(shè)計附具外冷鐵，為了保證鑄件下部能夠先凝固，實現(xiàn)順序凝固的最佳效果。

4 兩種工藝方案比較分析

采用傳統(tǒng)的工藝方案分析，上箱吊芯較多，芯骨焊牢固定操作困難，位置偏差后對正時不宜操作。根據(jù)我廠《鑄鋼件工藝編制規(guī)范》，φ230×2100的圓孔為臨界鑄出孔，工藝設(shè)計時，此處容易粘砂，且不容易清理，孔內(nèi)出現(xiàn)裂紋缺陷焊補不宜操作，并且懸臂芯不容易固定，所以圓孔鑄死；由于考慮鋼水補縮，在熱節(jié)大的圓柱上必須冒口放在。不但減低鑄件收得率，清理冒口根部弧形面修平操作難度也很大，所以清理冒口根部需要較多時間，增加鑄件生產(chǎn)周期。

鑄壁厚度不均，兩圓柱之間餓大平面厚度為100mm，但距離過長，同時凝固時局部不能及時補縮，所以出現(xiàn)凹坑，傳統(tǒng)澆注工藝方案型腔下表面內(nèi)鋼水夾雜與未清凈浮砂較難上浮到分型面上或冒口內(nèi)，并且內(nèi)腔表面產(chǎn)生的氣泡有一定水平距離移動才能逸出，逸出難度較大，所以在表面容易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷。

圖3

采用優(yōu)化的工藝方案（圖3）分析，鑄鋼件凝固時，型腔內(nèi)的液態(tài)金屬在下方鑄壁處先凝固，在一定的自重壓力作用下，冒口內(nèi)液態(tài)金屬向下方已凝固結(jié)殼的鑄件內(nèi)部壓入金屬液，補償其內(nèi)部金屬液的液態(tài)收縮和凝固收縮所需的金屬液量。

優(yōu)化的工藝方案型芯都在側(cè)面，下芯對齊操作容易，減少鑄件尺寸偏差，也就間接減少冷加工及焊補工作量，加快生產(chǎn)速度。傳統(tǒng)的工藝方案型腔下表面塞嚴(yán)芯縫及清除浮砂人工操作比較困難；優(yōu)化的工藝方案由于鑄件形成兩個相對側(cè)立面，塞嚴(yán)芯縫及清觸浮砂人工操作相對容易。

優(yōu)化的工藝方案，本身增大鑄件壓頭，主要工作表面位于冒口下，利于鑄件補縮，并且自身凝固收縮時補縮通道沒有阻礙；自重壓力作用下，冒口內(nèi)液態(tài)金屬向下方已凝固結(jié)殼的鑄件內(nèi)部壓入金屬液的能力增大，工藝要求在下下部及轉(zhuǎn)角等較大熱節(jié)處放置外冷鐵，符合鑄鋼件順序凝固原則，加速鑄件下部凝固，保證鑄件質(zhì)量。

傳統(tǒng)的工藝方案型腔內(nèi)液面上升時，由于鑄件截面突然轉(zhuǎn)變，致使液面上升速度快慢不一較難控制，只能理論計算平均的上升速度，型腔內(nèi)鋼水夾卷的氣體夾雜及型壁表面產(chǎn)生的氣體很難上浮進入冒口內(nèi)。優(yōu)化的工藝型腔內(nèi)液面上升速度可以穩(wěn)定、平緩上升。鋼水內(nèi)夾雜及未清凈浮砂無阻礙的上浮到冒口內(nèi)，內(nèi)腔芯表面產(chǎn)生的氣泡因密度較小而直接上浮逸出到分型面上或冒口中，減小缺陷產(chǎn)生的可能性。

圖4

5 結(jié)束語

采用優(yōu)化工藝生產(chǎn)兩件鑄件，解決從前生產(chǎn)過程中操作困難及出現(xiàn)的缺陷，毛坯表面質(zhì)量明顯提高見（圖4），并且大大縮短冷熱加工的生產(chǎn)周期。實踐證明優(yōu)化后的工藝取得了成功。endprint