邢 偉 ，秦 鵬，齊 建 ，王煥寧，胡宗乾 ，譚傳寶

（1.濰柴重機(jī)股份有限公司，山東濰坊 261108；2.濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東濰坊 261108）

齒輪室作為發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件之一，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪安裝固定。當(dāng)前，我公司一款高端發(fā)電機(jī)組配備的齒輪室鑄件，材質(zhì)HT300，重量550kg，尺寸 1570mm×1403mm×220mm，主要壁厚10mm，其上集成水腔和油腔，提升齒輪室功用，實(shí)現(xiàn)多零件一體化。

圖1 齒輪室鑄件圖

1 鑄造工藝介紹

該齒輪室為大尺寸扁平結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，設(shè)計(jì)鑄造工藝如下：

（1）冷芯盒制芯：對(duì)主體芯、水腔芯、油腔芯、彎管芯設(shè)計(jì)為冷芯，射芯機(jī)制芯，提高砂芯尺寸精度及生產(chǎn)效率。

（2）自硬砂造型：混砂機(jī)震實(shí)造型，提高砂型的緊實(shí)度，使用通用砂箱，提高現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織效率，節(jié)省砂箱投入費(fèi)用。

（3）刷涂：砂芯和砂型刷涂鋯英粉涂料，提高表面及內(nèi)腔質(zhì)量。

（4）下芯研箱：對(duì)尺寸較大的主體芯使用下芯定位吊具下芯，減輕操作強(qiáng)度，提高研箱精度。

（5）澆注：水平澆注，澆注溫度 1380～1400℃。

（6）清理：澆注36h后打箱，進(jìn)行時(shí)效處理消除應(yīng)力。

圖2 齒輪室砂芯及澆注系統(tǒng)布置示意圖

2 主要缺陷及原因分析

該齒輪室鑄件在遠(yuǎn)離直澆道、橫澆道末端的水腔的上平面出現(xiàn)了嗆孔缺陷，位置比較集中，如圖3所示。

圖3 齒輪室嗆孔缺陷示意圖

圖5 溢流冒口增加示意圖

通過對(duì)齒輪室結(jié)構(gòu)、澆注系統(tǒng)進(jìn)行分析，嗆孔缺陷產(chǎn)生原因如下。

該齒輪室扁平結(jié)構(gòu)，尺寸較大，鑄件結(jié)構(gòu)以及型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鐵液在鑄型中充填時(shí)流動(dòng)阻力大，熱損失大，特別是嗆孔缺陷集中在澆注系統(tǒng)末端的頂部平面，鐵液充填到此處時(shí)，溫度較低，凝固加快，砂芯和砂型在澆注過程中產(chǎn)生的大量氣體，由于缺乏足夠的排氣通道，來不及逸出就在此處聚集[1]。

3 采取措施及改進(jìn)效果

3.1 優(yōu)化澆注系統(tǒng)

針對(duì)嗆孔缺陷產(chǎn)生的位置，改進(jìn)澆注系統(tǒng)，延長(zhǎng)橫澆道，增加內(nèi)澆道，使鐵液均勻地充型。

圖4 齒輪室橫澆道改進(jìn)示意圖

3.2 傾斜澆注

將直澆道對(duì)側(cè)墊高，傾斜約4度，同時(shí)將靠近直澆道底處的出氣溢流冒口改為暗冒口，讓鐵液平穩(wěn)順序上升，使砂芯和砂型產(chǎn)生的氣體得以往高處釋放。

3.3 提高充型壓頭

原工藝使用的澆口箱較小，現(xiàn)改進(jìn)為大澆口箱和拔塞澆注，壓頭提高100mm，當(dāng)鐵液充滿澆口箱的三分之二時(shí)，拔掉塞子，使鐵液平穩(wěn)連續(xù)沖入型腔。

3.4 增加溢流冒口

在出現(xiàn)嗆孔的水腔位置設(shè)置扁形溢流冒口，讓此處聚集的氣體可以由扁形冒口逸出，同時(shí)增加此處鐵液的流動(dòng)能力，防止?jié)沧⑦^程中砂芯和砂型產(chǎn)生的氣體無排出通道，此外扁形冒口方便清理打磨，不影響外觀質(zhì)量。

通過以上措施的實(shí)施，齒輪室嗆孔缺陷完全消除，提高了鑄件質(zhì)量。

4 結(jié)論

（1）合理的澆注系統(tǒng)，可以使鐵液平穩(wěn)充型，特別對(duì)尺寸較大、壁厚均勻的鑄件，應(yīng)采用較多的內(nèi)澆道分散均勻地充型。

（2）大平面鑄件設(shè)計(jì)傾斜澆注，有利于排出澆注過程中砂型和砂芯產(chǎn)生的氣體。

（3）液態(tài)金屬在流動(dòng)方向上所受的壓力越大，充型能力就越好[2]。適當(dāng)?shù)奶岣邏侯^，使鐵液在型腔內(nèi)流動(dòng)更順暢。

（4）溢流冒口可以增加鐵水的流動(dòng)能力，同時(shí)起到排氣的作用。