消失模工藝箱體件類鑄件缺陷的防止措施

1、消失模復雜箱體件夾渣及石墨粗大缺陷的防治措施 成都成工工程機械井研鑄造有限責任公司余文武劉余松李勇摘要：根據消失模鑄造充型及凝固冷卻特性，通過控制EPS泡沫密度、合理設置澆冒口系統(tǒng)、調節(jié)鑄件局部凝固速度及采取其它工藝措施，來預防復雜箱體件碳渣、石墨粗大缺陷，提高鑄件內在質量。關鍵詞：消失模鑄造泡沫密度澆冒口系統(tǒng) 凝固速度Z50E箱體是50E裝載機的變速箱主要零件，其上面集中著油孔油道、油缸，其鑄件質量的好壞很大程度決定著裝載機整機工作性能。我們在使用消失模生產該箱體以來，其外在質量提高很大，但一段時間，由于內在質量原因報廢率達到30%左右，主要缺陷為碳渣、石墨粗大缺陷，嚴重影響了生產成本和生產

2、效率。為此，對50E箱體碳渣、疏松產生原因進行分析并找出措施，以達到提高鑄件內在質量乃至整機品質。一、 鑄件及缺陷特點：Z50E箱體結構特點呈三腔室階梯型箱體結構，外型尺寸1035×570×607，主要壁厚12，熱節(jié)壁厚40-50，主要集中在油道油缸，泵、閥面處，均為重要部位，且分散。主要鑄件質量要求：各泵、閥面及倒檔活塞工作面不能有任何缺陷。 圖一Z50E裝載機變速箱箱體鑄件碳渣缺陷主要集中在油缸部位，機加工6-7后即暴露出來，呈黑點，團狀，或呈片狀，我們稱為碳渣。如下圖二所示：圖二 Z50E箱體鑄件油缸（倒檔活塞工作面）部位碳渣缺陷石墨粗大缺陷主要集中在油缸（倒檔活塞工

3、作面）及泵閥面處，主要表現(xiàn)為機加工時有成片灰黑色形似針孔或蒼蠅腳，金相檢驗斷面有粗大石墨片。二、 工藝分析及工藝措施消失模鑄造較其它鑄造工藝方法有著自身特性，金屬液充型過程中，流動前沿界面上，發(fā)生著不同于其它鑄造工藝方法的一系列的物理、化學反應，金屬液與涂層、干砂、泡沫模樣之間進行著熱量傳輸，金屬液前沿粘度增大，流動性降低，泡沫模樣分解、氣化過程中產生一定量的固態(tài)產物以碳黑形式存在，同時鑄件凝固冷卻速度較慢。根據以上特性，以減少碳渣來源、加強碳渣的排出和收集為指導，調節(jié)型腔內部溫度場分布，采用均衡凝固理論現(xiàn)場進行全方面分析，工藝調整措施如下：1、 模樣制作50E箱體結構較復雜，局部熱節(jié)分散，局

4、部熱節(jié)泡沫厚實處挖空；對結構緊湊及薄壁易變形分別采用不同EPS密度，即結構緊湊模片采用0.020g/cm3，薄壁易變形模片采用0.023g/cm3，既保證模樣強度，剛性防止變形，又有利于減少碳渣缺陷。2、 澆冒系統(tǒng)澆注系統(tǒng)要保證模樣有序分解，鐵水有序平穩(wěn)充填，冒口既要能收集充型前沿被污染的冷鐵水，又要能實施補縮。由于該件大而復雜，變截面位置較多，采用階梯側注，單邊進水，開放式澆注系統(tǒng)，F(xiàn)直：F內1：1.4-1.5，內澆口分散，中下部內澆口總面積占F內的70%-80%，兼顧厚薄壁、鐵水充填速度，在易產生碳渣的油缸下端增設兩道內澆口，頂端變截面處配合設置積渣冒口兩個，收集充型前沿被污染冷鐵水，減小

5、中上端閥面、上端泵面內澆口截面積；按F內面積的20%和80%進行中上端和中下端內澆口截面積進行分配，均衡了整個鑄件溫度場；有利于鐵水由下而上的有序充型，有利于泡沫模樣由下而上的分解氣化，從而有利于充型前沿含渣氣冷鐵水排出。（澆冒系統(tǒng)改進后見圖三）。圖三 Z50E箱體澆冒口系統(tǒng)設置3、 采用冷鐵及激冷涂料調節(jié)熱節(jié)溫度場，預防石墨粗大缺陷。為防泵、閥面及油缸重要部位碳渣缺陷產生，在該部位設置內澆口，但同時該部位又是厚壁熱節(jié)，由于消失模鑄造自身凝固冷卻較慢，無疑于加大了該部位熱節(jié)，致使該部位的疏松傾向增大。為調節(jié)該部位凝固冷卻速度，在泵閥面靠近內澆口處設置冷鐵，冷鐵要求鑄出排氣孔，以利于泡沫氣化產物

6、的抽出，在不便設置冷鐵的油缸部位采用激冷涂料。4、 材質控制雖該產品結構厚壁不均，但厚壁位置主要集中在泵閥面，油缸重要受高壓位置，加之負壓干砂凝固冷卻較慢的條件，化學成份目標值如下：C3.1-3.3%Si1.6-1.8% Mn0.8-1.0% p0.12S0.1，鐵液中C含量控制為低限，有利于防碳渣缺陷，也有利于防疏松，Mn取上限有利于提高鑄件致密度。熔煉工藝采用沖天爐中頻爐雙聯(lián)熔煉，嚴格控制化學成份，加強爐前孕育，以改善其結晶組織，減弱材質對壁厚的敏感性。提高鐵水出爐溫度，保證澆注溫度控制在1450-1480，有利于減輕碳渣缺陷的產生。5、 負壓度的調整適度提高負壓度，有利于提高鐵液充型速度及模樣分解產物的排出，通過現(xiàn)場實驗，負壓度控制在45kPa-50kPa，綜合效果較佳。通過以上工藝措施的改進，經對批量生產鑄件進行機加工驗證表明，碳渣疏松缺陷很少發(fā)現(xiàn)，鑄件內在質量大幅提高，保障了整機工作性能。三、 結論消失模充型成型，凝固冷卻特性是指導消失模產品生產工藝的基礎，通過合理的澆冒系統(tǒng)及控制EPS泡沫模樣重量等工藝措施的采用，是生產內在質量要求嚴格的產品的重要工藝措施。參考文獻1、黃