某回轉(zhuǎn)體鑄件的差壓鑄造工藝改進(jìn)

宗紹迎,薛永軍

（山西汾西重工有限責(zé)任公司，山西太原 030027）

對于薄壁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型回轉(zhuǎn)體鑄件,采用差壓鑄造進(jìn)行生產(chǎn)是目前保證鑄件內(nèi)在質(zhì)量的首選工藝。在差壓鑄造工藝制定過程中,必須根據(jù)鑄件壁厚結(jié)構(gòu)、合金液成分、澆注溫度、鑄型冷卻速率、排氣條件等具體情況,設(shè)計合理的澆注系統(tǒng)及澆注工藝參數(shù)。差壓鑄造不僅適用于砂型鑄造，而且也適用于金屬型。一般差壓鑄造僅限于回轉(zhuǎn)體型薄壁鑄件，而此次生產(chǎn)的鑄件除了壁薄以外，在該薄壁殼體的頂部存在一個大平面結(jié)構(gòu)，大大增加了鑄造的難度。本文對鑄件工藝的制定及工藝改進(jìn)進(jìn)行了分析，最終生產(chǎn)出合格的鑄件。

1 鑄件結(jié)構(gòu)特點

某鑄件的結(jié)構(gòu)如圖1所示，鑄件為大直徑回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，外徑為500mm，高度為300mm，壁厚為10mm，鑄件為盲孔類鑄件，鑄件的一端為形狀復(fù)雜的大凹形面，厚度為25mm，在鑄件凹形面一側(cè)，有4個對稱均布的R45，厚度為90mm的大凸臺，另一端為敞口，在鑄件的薄壁部位有一個圓柱形凸臺，輪廓尺寸為?90mm，高度為100mm。鑄件要求用ZL114A鑄造，按HB6578要求進(jìn)行100%探傷，驗收級別為Ⅱ級；鑄件要求進(jìn)行內(nèi)壓氣密、外壓強試驗，氣密試驗壓力為0.15MPa，保壓15min不得有滲漏、變形，外壓力水壓試驗，壓力為2MPa，保壓45min不得有滲漏、變形等。

圖1 鑄件結(jié)構(gòu)圖

2 鑄件工藝性分析

某鑄件為大直徑薄壁回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，適合采用差壓鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)，從外壁來看，直徑為?500mm，高度為300mm，根據(jù)差壓澆注的澆道設(shè)置原則，宜采用縫隙式內(nèi)澆道進(jìn)行設(shè)置。對于壁厚為10mm的鑄件，內(nèi)澆道的有效補縮距離約為單側(cè)200mm，因此，對該鑄件均布設(shè)置4個縫隙內(nèi)澆道，能夠?qū)崿F(xiàn)對鑄件薄壁部位的有效充型和凝固補縮，保證鑄件組織的致密度。將縫隙內(nèi)澆道盡可能對準(zhǔn)鑄件的厚大部位，實現(xiàn)澆道對鑄件厚大部位的有效補縮，保證厚大部位的鑄造質(zhì)量。四個對稱均布的R45，厚度為90mm的大凸臺，在此工藝下，只能對其中4個凸臺實現(xiàn)補縮。保證大平面的組織致密是進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計的難點，縫隙內(nèi)澆道對頂端25mm厚度凹形面的有效補縮距離約為200mm，因此，只有周圍均布的4個縫隙內(nèi)澆道不能完全實現(xiàn)對頂端大平面的有效補縮，需要在中心設(shè)置內(nèi)澆道單獨對大平面進(jìn)行補縮。

3 鑄造工藝方案的確定

鑄件的鑄造工藝如圖2所示，工藝方案與工藝分析一致，在外模上設(shè)置4個縫隙內(nèi)澆道，在鑄件的厚大部位，包括4個R45，厚度為90mm的大凸臺，大小?90mm，高度為100mm的大型凸臺，設(shè)置冷鐵，加快該部位的冷卻速度，增加鑄件的組織致密度。在鑄件凹形面的中心部位，增加一個內(nèi)澆道，實現(xiàn)對中心部位的補縮凝固。

圖2 鑄造工藝圖

4 實際效果

在這種工藝下，鑄件存在兩處影響鑄件質(zhì)量的缺陷：頂端大平面靠近?90mm，高度為100mm的大型凸臺部位在探傷過程中部分鑄件存在顯微縮松；在氣密、強試過程中有滲漏現(xiàn)象。

5 鑄造工藝改進(jìn)

圖3 改進(jìn)后的鑄造工藝圖

經(jīng)過對工藝的認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)在頂端大平面的顯微縮松處于平面中間內(nèi)澆道不能實現(xiàn)補縮的部位，只有靠外圍的縫隙內(nèi)澆道進(jìn)行補縮，但該內(nèi)澆道要實現(xiàn)對大型凸臺的補縮，使其對頂端平面的補縮效果有限，是導(dǎo)致該部位縮松缺陷的主要原因。因此，在其他澆道補縮效果滿足要求時，應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整中間內(nèi)澆道的位置，使其偏向大型凸臺一側(cè)100mm，保證鑄件的大平面的組織致密度，又不影響鑄件整體的凝固補縮效果。經(jīng)過上述工藝優(yōu)化，鑄件的探傷、水壓試驗等都滿足了產(chǎn)品的使用要求。

6 結(jié)論

（1）采用差壓鑄造工藝可以實現(xiàn)對鑄件的澆注成型，并且能夠滿足鑄件的探傷、氣密、強試等要求。

（2）采用冷鐵與澆道相結(jié)合的鑄造工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)對鑄件厚大部位的補縮凝固，獲得組織致密的鑄件。

（3）在有相對大的熱節(jié)存在的差壓鑄造工藝中，要充分考慮局部熱節(jié)對整個鑄件補縮效果的影響。