常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應用

劉臘勤

（陜西法士特汽車傳動集團有限公司，陜西 西安 710000）

常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應用

劉臘勤

（陜西法士特汽車傳動集團有限公司，陜西 西安 710000）

本文首先對大扭曲葉輪的結(jié)構(gòu)特點和鑄造要點進行了分析，論述了常壓消失模鑄造葉輪工藝，就鑄造過程中應該注意的問題進行了討論。

消失模鑄造；大扭曲葉輪；技術(shù)

0 引言

泵中最為關(guān)鍵的部件就是葉輪，泵的穩(wěn)定性及各項性能與葉輪的質(zhì)量和鑄造技術(shù)有著直接關(guān)系。葉輪具有壁厚小、形狀復雜的特點，因此，傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)不能滿足葉輪生產(chǎn)的形狀需要，因此其性能也就無法保證。如果想要保證葉輪的葉片形狀，在實際生產(chǎn)過程中，就不能對葉片進行起模處理。從現(xiàn)階段來看，大部分廠商選擇熔模精密鑄造生產(chǎn)葉輪，該葉片生產(chǎn)成本較高且效率較低，因此在實際生產(chǎn)過程中，并不是理想選擇。

我公司在生產(chǎn)大扭曲葉輪時，采用的是常壓消失模鑄造工藝與傳統(tǒng)砂型生產(chǎn)工藝相結(jié)合的方式，能夠有效解決生產(chǎn)難題。

與傳統(tǒng)鑄造相比，在澆注環(huán)節(jié)，常壓消失模鑄造采用的是泡沫填充型腔的方法，金屬液的充型過程實際上就是將泡沫模樣置換成金屬液的過程，而在常壓消失模工藝下，不需要采用金屬液消失模進行消熔處理，在鑄造過程中不需要增碳，而且有效解決了發(fā)氣的問題。

1 大扭曲葉輪特點及鑄造要點

從前文的分析中我們不難看出，葉輪質(zhì)量對于泵能否有效運行有著直接關(guān)系，而水力性能則是衡量葉輪質(zhì)量的重要指標。對于葉輪水力性能影響最大的就是葉片形狀，如果葉片的形狀及扭曲度通過水力性能模擬設(shè)計，那么在鑄造過程中，其形狀是不允許發(fā)生任何改變的。大扭曲葉輪較普通葉輪相比，扭曲度較大，葉片形狀也更加復雜，而且葉片的厚度不均勻。

從技術(shù)方面來說，在鑄造過程中，扭曲度和形狀必須滿足圖紙設(shè)計要求，只有這樣，葉輪的水力性能才能得到保證。采用傳統(tǒng)的鑄造工藝，在鑄造過程中面臨的最大問題就是無法起模，如果采取強制性起模，則其葉片形狀與圖紙設(shè)計相比，將會產(chǎn)生較大出入，不能滿足水力性能要求。

鑄造葉輪采用材質(zhì)為304不銹鋼，具體化學成分為：其化學成分為：C≤0.08%，Si≤2.0%，Mn≤ 1.5%，Cr18.0%～ 21.0%，Mo≤ 0.5%，Ni8.0%～11.0%，P≤0.04% ，S≤0.04%。

2 常壓消失模鑄造工藝的優(yōu)勢分析

（1）在造型制芯工藝方面，傳統(tǒng)消失模鑄造與常壓消失模鑄造大致相同。

（2）傳統(tǒng)消失模鑄造工藝需要負壓，因此在鑄造過程中，需要一些龐大的設(shè)備，成本較高，而常壓消失模鑄造工藝，不需要負壓。因此在鑄造過程中，也不需要龐大的負壓設(shè)備，大大節(jié)省了鑄造成本。

（3）常壓消失模鑄造適用于單件小批量生產(chǎn)。

（4）與傳統(tǒng)消失模鑄造的工藝相比，常壓消失模在技術(shù)層面上要更勝一籌，在鑄造過程中實現(xiàn)了無余量精確成形，在進行澆注之前，并不需要用金屬液代替泡沫塑料模，而是通過氧焰，直接燒掉泡沫塑料模，整個消失模過程不需要金屬液的參與，也不需要進行增碳處理。

（5）在常壓消失模鑄造工藝條件下，不僅沒有型芯，而且也不存在分型面，模樣沒有起模斜度，因此在對葉輪鑄件進行設(shè)計時，自由度得以提升。在此工藝下，鑄造出來的大扭曲葉輪不僅沒有毛刺和飛邊情況的出現(xiàn)，而且由于實模模樣的起模而造成的尺寸誤差也得以減小，鑄件尺寸的精度高達CT5-CT7，表面粗糙度為6.3～12.5 μm。與熔模精密鑄造水平接近。

（6）由于填充砂采用的是常規(guī)樹脂砂造型，與一般造型并無區(qū)別，因此，并不需要對操作人員進行特殊培訓。采用常壓消失模鑄造工藝，大大降低了工人的勞動強度，而且有效地改善了鑄造環(huán)境。

以鑄鋼葉輪為例，將傳統(tǒng)的消失模鑄造工藝改為常壓消失模鑄造工藝之后，鑄鋼葉輪的重量明顯減輕，而且節(jié)省了鑄造時間，加工、裝配費用也得以降低。常壓消失模鑄造工藝鑄造出來的鑄件其重量較傳統(tǒng)消失模鑄造工藝減輕了15%左右，整體效率得到提升。

3 常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應用

首先將經(jīng)過預發(fā)泡處理的泡沫塑料EPS珠粒置于模具當中，連同模具一同放置于蒸汽中，此時，珠粒出現(xiàn)進一步發(fā)泡現(xiàn)象，發(fā)泡達到一定程度后，將會把整個型腔充滿，然后經(jīng)過脫模吹之后，將其置于溫室之中，繼續(xù)對發(fā)泡珠粒進行熟化處理，最后，對其尺寸進行檢驗，檢驗合格之后，將定型固化涂料掛涂于鑄件表面，并將其烘干，在埋入砂型之前，確保葉片的剛度和強度。

經(jīng)過烘干處理的葉片直接按照常規(guī)造型方法將其放入型砂中即可。

在進行澆注前，需要采用氧焰，將泡沫塑料模樣清除。以下是具體的參數(shù)設(shè)計：

（1）可鑄最小壁厚。對于不銹鋼葉片來說，可鑄最小壁厚控制在4～5 mm。

（2）鑄造收縮率。在對模具進行設(shè)計時，應該保證模具型腔的尺寸為雙重收縮，雙重收縮指的是模樣和金屬收縮。如果采用EPS，此時模樣材料的收縮率在0.6%～0.8%，合金的收縮率為1.8%～2.15%。

（3）澆注。為了使鋼液能夠平穩(wěn)上升，建議采用底注式澆注系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)快速充型，因此避免葉片出現(xiàn)浮砂及冷隔現(xiàn)象。

（4）內(nèi)澆道尺寸。從理論上來講，對于內(nèi)澆道的尺寸設(shè)計并沒有具體的參考值，需要根據(jù)實際澆注實驗進行調(diào)整。

（5）澆注溫度。模樣消失的過程體現(xiàn)的吸熱反應，因此，在進行澆注時，應當將溫度調(diào)高一些，通常情況下，澆注溫度在1 580～1 620 ℃之間 。

（6）冒口設(shè)計。通常情況下，冒口的位置設(shè)置在熱節(jié)部位，這樣設(shè)計的原因在于不受到造型起模的影響，如果冒口用于撇渣作用，那么通常將冒口設(shè)置在鑄件頂部。在消失模工藝下，全部采用球形暗冒口。

4 結(jié)語

我公司引進常壓消失模鑄造工藝用于大扭曲葉鑄件多年，取得了良好的效果，徹底解決了之前存在的質(zhì)量問題，生產(chǎn)工期也得到了保證，同時葉片的功率以及扭曲形狀得到也得到了保證。

為了檢驗常壓消失模鑄造工藝下大扭曲葉輪的質(zhì)量，通過激光劃線對葉片進行了檢測，檢測結(jié)果證明，葉片進行了激光劃線檢測，與水力曲線完全符合。同時還進行了性能試驗，結(jié)果滿足設(shè)計要求。

［1］ 何立明. 常壓消失模鑄造工藝在大扭曲葉輪生產(chǎn)中的應用［J］. 鑄造，2011（12）.

［2］ 張冬梅. 數(shù)值模擬在消失模鑄造工藝中的應用 ［J］. 鑄造技術(shù)，2015（01）.

Atmospheric EPC technology in the production of large distortion impeller

TG249.5

1009-797X （2015） 20-0097-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.027

劉臘勤，男，本科，研究方向為消失模鑄造及復雜件的精密鑄造、鋁合金箱體類鑄件的重力及低壓鑄造。

2015-09-16