趙黎甲（鷹普機械（泰州）有限公司，江蘇泰州 225714）

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高硅鉬球鐵連接件的潮模砂鑄造工藝改進

趙黎甲
（鷹普機械（泰州）有限公司，江蘇泰州 225714）

摘要：分析了鑄件產生縮松、砂孔等鑄造缺陷的原因，通過結合生產實際的經驗，制定了該類零件鑄造工藝的優(yōu)化改進措施。實施證明，鑄件的縮松、砂孔缺陷得到消除，提高了該類鑄件的合格率和出品率，降低了生產成本，有極高的經濟效益，并可廣泛使用。

關鍵詞：工藝創(chuàng)新；間接外冷鐵；抽芯工藝；縮松;砂孔

1　鑄件的基本要求和生產現(xiàn)狀

1.1鑄件的基本要求

高硅鉬球鐵連接件（圖1）是發(fā)動機排氣系統(tǒng)的關鍵性零件，材質RQTSi4Mo GB/T1348-1988，主要化學成分為w(C)3.00%～3.25%，w(Si)3.75%～4.25%，w(Mo)0.50%～0.70%。

力學性能要求：抗拉強度（σb）≥480 MPa，屈服強度（σ0.2）≥380 MPa，伸長率（δ%）≥8，HBS 194～243。不得有夾渣、縮松、氣孔、砂孔、裂紋等缺陷。

圖1　鑄件簡圖

1.2生產現(xiàn)狀

生產該類零件采用潮模砂造型，新東FCMX造型線生產，熱芯盒覆膜砂制芯。

1.3存在的問題

原鑄造工藝見圖2。鑄件批量加工過程中，分型面、頂部凸出的搭子下方加工后有批量的縮松，比例達50%。另外，鑄件內圓下方有大量無法加工除去的砂孔，導致鑄件報廢。

圖2　原鑄造工藝

2　缺陷分析與改進措施

2.1缺陷分析

高硅鉬球鐵中由于硅量較高，對鐵液的流動性能產生較大的影響，鑄件易產生冷隔和氣孔。鉬作為調解鑄件高溫性能的有效元素，鉬的加入在可以細化晶粒和石墨的同時，使鑄件的縮松傾向性增大。所以，為提高鐵液的流動性，一般該類鑄件的澆注溫度控制在1 410～1 460℃，這相對來說是比較高的，因而容易出現(xiàn)縮孔和縮松缺陷，同時高溫鐵液對砂型沖擊增強，又易產生砂孔缺陷。

2.2改進措施

（1）改進方案1 如圖3所示。

在原冒口的對面分型面處和鑄件頂部各增加一個補縮冒口，并用橫澆道將三個冒口連接起來。

圖3　改進方案1

該方案很好地解決了鑄件分型面處和頂部加工后批量縮松的問題，但由于增加了冒口和橫澆道，鑄件的工藝出品率只有37.3%。而且，由于三個冒口連在一起，無法用液壓鉗分離澆注系統(tǒng)，只有用切割機切割方法除去。同時，由于增加了兩個冒口和橫澆道，箱重增加了，導致澆注時間相對延長，鐵液沖擊砂型時間加長，因而在鑄件內圓下方的砂孔缺陷沒有改善。

（2）改進方案2

澆注系統(tǒng)恢復為圖1的結構，取消分型面和頂部處的冒口，結合減芯工藝，在冒口對面分型面處和鑄件最高處（即原增加的兩個冒口處）兩個產生縮松的部位，在坭芯上放置間接外冷鐵（俗稱暗冷鐵）。

鑄造工藝如圖4，冷鐵在減芯棒上的放置如圖5，坭芯的效果圖如圖6。

改進后的效果。零件加工后無縮松，因沖型導致的砂孔也減少了20%，出品率提高到58.5%。

3　間接外冷鐵的設計原理和使用

3.1間接外冷鐵的設計

根據(jù)均衡凝固理論，通過使用冷鐵可實現(xiàn)鑄件的順序凝固。但在鑄件外表面直接使用外冷鐵激冷，會造成鑄件表面皺皮、氣孔、披縫及難以打磨，因此，可采用鑄件與冷鐵之間設置一個隔離層（掛砂厚度）來實現(xiàn)，這種冷鐵稱之為間接外冷鐵（俗稱暗冷鐵）。

一般直接冷鐵的厚度為被激冷部位厚度的0.5～1.0倍，長度為被激冷部位厚度2～4倍，寬度約等于長度。

根據(jù)生產經驗，隔離層（掛砂厚度）的厚度設計為5～7 mm。厚度過薄，覆膜砂層易開裂，掛砂層脫落；厚度過厚，對鑄件的凝固控制不起作用。

經測量分析，該零件的熱節(jié)部位的厚度為18.8 mm，寬度為27.1 mm，零件的寬度為54 mm。

圖4　放置冷鐵的鑄造工藝圖

圖5　冷鐵在減芯棒上

圖6　含外冷鐵的坭芯

綜合上述分析，為保證覆蓋鑄件被激冷的熱節(jié)部位，該零件的冷鐵設計為長55 mm，寬30 mm，厚度20 mm。

3.2間接外冷鐵的使用

冷鐵材質為鑄鐵，用高溫磁鐵吸附在減芯棒上。在減芯棒上設置小臺階，防止冷鐵在射砂時下滑移位。使用冷鐵時，最好將冷鐵放在模具上預熱，可增加覆砂的牢固性。

4　結論

（1）生產實踐證明，在設計好冷鐵的尺寸的前提下，使用間接暗冷鐵，是完全可以消除鑄件縮松缺陷的。使用間接暗冷鐵的要點在于結合坭芯的抽芯工藝，需將冷鐵置放在減芯棒上。間接暗冷鐵對冷鐵的外觀要求低于明冷鐵的要求。

（2）冷鐵的掛砂厚度一般設計為5～7 mm是非常合適的。

（3）高SiMo件解決熱節(jié)處縮松和提高出品率的有效方法是使用冷鐵。

參考文獻

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業(yè)界資訊 Information

中國鑄造協(xié)會團體標準推進工作研討會隆重召開

為深入貫徹落實《深化標準化工作改革方案》和《貫徹實施＜深化標準化工作改革方案＞行動計劃(2015-2016)》，推進中國鑄造協(xié)會團體標準試點方案工作，2015年10 月13日，中國鑄造協(xié)會在“世界標準日宣傳周”活動開展期間，在有“毛遂故里，辣椒之鄉(xiāng)”美譽的河北省雞澤縣召開了“中國鑄造協(xié)會社會團體標準推進工作研討會”。

國家標準化管理委員會工業(yè)標準一部副主任肖寒博士、中國機械工業(yè)聯(lián)合會科技處胡珈銘處長、中國標準化研究院王益誼所長蒞臨會議指導；邀請參加此次會議的還有:中國電器工業(yè)協(xié)會、中國工程機械工業(yè)協(xié)會、中國科學技術標準協(xié)會等兄弟協(xié)學會、歐盟和美國ASME標準化組織專家代表、全國標準化技術委員會專家代表等共80余人。

中鑄協(xié)張立波常務副會長在開幕詞中闡述了國務院《深化標準化工作改革方案》關于培訓發(fā)展社團標準的戰(zhàn)略舉措，是對中鑄協(xié)五年來的努力開展團體標準體系頂層設計和建設、標準管理辦法的建立和14項團體標準制訂實施工作的充分肯定，表明了出色完成團體標準試點工作任務的信心和決心。

國家標準化管理委員會工業(yè)標準一部肖寒副主任重點講述了關于培育和發(fā)展團體標準的指導意見。主要圍繞“放、管、服”三個方面：①放開：放開標準的制訂權，鼓勵各級推薦性標準相互間公平競爭；②管理：政府對標準進行必要的規(guī)范監(jiān)督，統(tǒng)一標準編號規(guī)則；監(jiān)督：事后監(jiān)督，實行黑名單和團體標準良好行為一票否決制；③服務：是政府執(zhí)政理念。

中鑄協(xié)溫平秘書長宣布了中鑄協(xié)成為國家標準委員會團體標準試點單位的喜訊。機械科學研究總院中機生產力促進中心王世剛所長說，團體標準將納入國家標準法修訂計劃，他從團體標準的地位、作用、范圍、內容、制定程序和發(fā)展趨勢等六方面解讀了社會團體標準如何開展和工作措施，目的減少政策資源浪費、保證標準科學合理。

中國標準化研究院王益誼所長對即將廣泛征求意見的國家標準“團體標準化良好行為指南”進行了解讀。中國工程機械工業(yè)協(xié)會王金星副秘書長作了“完善標準體系建設，提升產品質量與國際接軌”的報告。

歐盟駐華標準化專家機構徐斌總監(jiān)就“歐洲團體標準運行實例：電信標準研究院（ETSI）及其工作機制”向大家作了報告，從SESEC III概況和SESEC合作伙伴、歐洲標準化系統(tǒng)介紹、ETSI及其工作機制、SESEC在華工作四個方面作了簡要闡述。

ASME北京代表處張強總監(jiān)從美國機械工程師學會概述、ASME標準與規(guī)范概覽、ASME標準委員會、ASME與其他標準體系的關系、ASME國際工作組、ASME合格評定等方面對ASME標準工作向大家作了介紹。

參會代表就如何開展和推進社會團體標準工作、如何加強社會團體標準工作的法制化建設等議題座談討論。各位專家、代表們認為通過宣貫培訓，提升了展開團體標準意義認識，明確了團體標準工作范圍，并對今后如何推進團體標準化工作提出了很多設想和諸多良好建議。（中國鑄協(xié)http ://www.chi nafoundrystan dard.org/webui/ Industr yNewsPre/detial.aspx?typeId=19285）

Green-sand casting process improvement of high silicon molybdenum ductile iron connector

ZHAO LiJia
(Impro Industries (Taizhou) Co., Ltd., Taizhou 225714, Jiangsu, China)

Abstract:Analysis are conducted on the root causes of casting defects such as shrinkage porosity and sand inclusion and measures are worked out to improve and optimize the casting process for the part based on the actual production experience. Through implementation it proves that defects of shrinkage porosity and sand inclusion are eliminated and conformity and yield rate of the castings have been improved, and cost has been reduced as well. The method has been approved to have high economic benefit and can be widely used.

Keywords:process innovation; indirect cold iron; core pulling technology; shrinkage porosity; sand inclusion

作者簡介：趙黎甲（1966—），男，主要從事鑄造工藝及設計的研究.

收稿日期:2015- 07- 28

DOI：10.3969/j.issn.1 006-9 658.2016.01 .01 2

中圖分類號：TG242；

文獻標識碼：A；

文章編號:1 006- 9658（2016）01 -0036- 03

稿件編號:1507- 1007