馮曉冉 ,劉曉紅

（1.石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北石家莊 050035;2.安徽省機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230088）

大型疏浚用葉輪在鑄造生產(chǎn)中易產(chǎn)生各類氣孔缺陷，嚴(yán)重影響鑄件外觀質(zhì)量和使用壽命。通過分析氣孔產(chǎn)生的原因，研究在生產(chǎn)條件下消除該缺陷的方法和措施，提高大型疏浚葉輪的綜合質(zhì)量，使鑄件各項(xiàng)驗(yàn)收指標(biāo)達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求，如成分、機(jī)械性能、外觀質(zhì)量等。

1 氣孔原因分析

大型挖泥泵的葉輪，主要產(chǎn)品為700WN（含700WN）以上葉輪。

2 解決措施

2.1 鐵液析出氣體，澆注過程中有斷流和氣體卷入現(xiàn)象

對(duì)爐料、孕育劑等原輔材料及相應(yīng)工具分別進(jìn)行烘干處理，避免鐵液中氣體的夾雜，防止析出。

大型鑄件多應(yīng)用漏包澆注，同時(shí)自制澆口盆，可使?jié)沧⑦^程穩(wěn)定并有效避免氣體卷入，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)澆注過程的控制，防止出現(xiàn)流速不均、斷流等現(xiàn)象。

2.2 砂型吸濕返潮，通氣不暢

早期生產(chǎn)的鑄件，由于溫度濕度的變化，造成砂型吸潮，往往在鑄件表面及內(nèi)部出現(xiàn)大量氣孔缺陷，對(duì)此車間放置了溫濕度計(jì)，時(shí)時(shí)測(cè)量工作環(huán)境的變化，及時(shí)掌握溫度濕度的變化，同時(shí)引入熱風(fēng)機(jī)對(duì)砂型芯進(jìn)行烘烤，相應(yīng)制訂完善了《大型葉輪鑄件型芯烘干操作規(guī)程》，規(guī)定使用時(shí)將熱風(fēng)機(jī)的出風(fēng)管從直澆道或冒口根部向型腔內(nèi)引入；烘烤時(shí)間為6h～8h；出風(fēng)口的溫度控制在200℃左右；在澆注前半小時(shí)將烘烤設(shè)備撤出。通過上述措施砂型吸潮問題得到了一定的控制，大大降低了氣孔的產(chǎn)生。除此以外，通過砂型內(nèi)部預(yù)埋草繩、填充物等，加強(qiáng)排氣措施。在大型鑄件造型中，可以在箱底鋪設(shè)導(dǎo)軌，使原有的封閉面易于排氣。

2.3 冒口根部緊實(shí)度不夠

冒口根部緊實(shí)度不夠，鐵液易侵入冒口周圍的砂子，從而產(chǎn)生反應(yīng)生產(chǎn)氣體。但冒口根部緊實(shí)度受人為因素較大，其操作質(zhì)量不容易控制，對(duì)此專門設(shè)計(jì)了陶瓷成型冒口（圖1），并在大型葉輪上推廣使用，由于陶瓷耐火度較高，可有效避免過熱的鐵液與砂子接觸，從而大大減少發(fā)氣問題的發(fā)生。陶瓷冒口尺寸見表1。

2.4 葉片與蓋板相交處圓角小

圖1 陶瓷冒口示意圖

表1 陶瓷冒口尺寸

葉輪葉片和蓋板相交處是葉輪鑄件主要熱節(jié)之一，此處造型后多為尖角或圓弧較小，澆注后在該處因砂型過熱引起化學(xué)粘砂從而產(chǎn)生氣孔，對(duì)此主要采取加強(qiáng)相交處的涂料涂刷和手工打磨圓角。為加強(qiáng)涂刷質(zhì)量并突出加強(qiáng)重點(diǎn)部位涂刷，車間完善了型芯涂料涂刷打磨操作規(guī)程。為控制打磨圓角的操作質(zhì)量，制作了圓弧卡板，確保在實(shí)施和檢查環(huán)節(jié)都有依據(jù)。此外涂料的質(zhì)量對(duì)產(chǎn)生葉輪氣孔也有影響，其耐火度等性能應(yīng)能應(yīng)符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求（見表2）。

表2 涂料性能表

2.5 樹脂固化劑加入量

樹脂固化劑的加入量關(guān)系到型砂的各項(xiàng)性能參數(shù)，其加入量對(duì)鑄件的質(zhì)量有重要的影響作用，所以必須予以高度重視，力求加入量合理。在實(shí)際生產(chǎn)中，樹脂加入量過大是造成大型葉輪氣孔的重要因素。由于受工作環(huán)境溫度變化及鑄件大小等條件制約，在造型中樹脂固化劑的加入量是需要調(diào)節(jié)的，比如小件加入量小，大件加入量適當(dāng)加大，在溫度低的時(shí)候加入量高點(diǎn)，溫度高的時(shí)候加入量低點(diǎn)。這就要求我們對(duì)混砂機(jī)流量等自身性能必須了解，對(duì)各種頻率轉(zhuǎn)數(shù)下樹脂固化劑的加入量做到心中有數(shù)。在實(shí)際操作中，造型工靠手抓砂子用鼻子聞來(lái)判斷樹脂固化劑加入量，人為因素影響較大，也不科學(xué)。為此，我們對(duì)車間10t、25t 混砂機(jī)各種參數(shù)狀態(tài)下的樹脂固化劑流量進(jìn)行了測(cè)量。對(duì)于大型葉輪而言，樹脂加入量在2.2%左右為宜，固化劑加入量為樹脂加入量的30%。

通過測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)不同頻率轉(zhuǎn)數(shù)下樹脂固化劑和砂子的流量，我們制定了混砂機(jī)樹脂和固化劑加入數(shù)據(jù)表，以保證在實(shí)際生產(chǎn)中其加入量符合工藝要求。

表3、4 分別為10t 混砂機(jī)和25t 連續(xù)混砂機(jī)工作數(shù)據(jù)。

表3 10t 混砂機(jī)工作性能數(shù)據(jù)

表4 25t 混砂機(jī)工作性能數(shù)據(jù)

3 結(jié)語(yǔ)

通過改進(jìn)措施，葉輪表面質(zhì)量明顯提高，氣孔問題基本消除（圖2），通過對(duì)葉輪鑄件輔助試塊的研究分析，表明葉輪各項(xiàng)機(jī)械性能達(dá)標(biāo)。

圖2 葉輪表面質(zhì)量較好，無(wú)氣孔

（1）熟悉設(shè)備，制定合理的樹脂固化劑加入量，做好生產(chǎn)前準(zhǔn)備，是保證鑄件不產(chǎn)生氣孔的前提。

（2）澆注過程中要重視澆口盆的應(yīng)用和澆注速度，避免氣體卷入。

（3）熱風(fēng)機(jī)的使用對(duì)消除氣孔幫助很大，以后要加強(qiáng)熱風(fēng)機(jī)使用的培訓(xùn)和制定操作規(guī)程。

[1]曹瑜強(qiáng)主編.鑄造工藝及原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.