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        球墨鑄鐵中冷器座管鑄造工藝研究

        2022-02-24 13:51:18張春禹王建榮
        關(guān)鍵詞:工藝

        張春禹,王建榮

        (中車戚墅堰機(jī)車有限公司鑄鍛分公司,江蘇常州 213011)

        1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

        中冷器座管是公司大型內(nèi)燃機(jī)用的創(chuàng)新設(shè)計(jì),材料為QT500-7,集成了柴油機(jī)的進(jìn)氣和進(jìn)水等功能,屬薄壁箱體類鑄件,其外形尺寸為2154mm×506mm×232mm(圖1),重約235kg,主要壁厚10mm,法蘭背面均布?50mm×50mm 的搭子,壁厚差較大,且壁厚的公差僅為±0.405mm。

        圖1 中冷器座管

        2 質(zhì)量要求

        (1)中冷器座管加工后需要進(jìn)行水壓試驗(yàn),整個(gè)箱體內(nèi)腔及兩側(cè)的管路保持壓力0.5MPa 至少5min,任何部位不得有泄露。加工面不得有任何氣孔、縮孔縮松等鑄造缺陷存在。

        (2)表面質(zhì)量要求較高,不允許存在粘砂、滲鐵等缺陷,鑄件內(nèi)腔圓滑過(guò)渡,內(nèi)、外壁經(jīng)過(guò)噴丸處理后表面粗糙度必須要達(dá)到規(guī)定要求。

        (3)尺寸精度要求高,鑄件的壁厚均需要進(jìn)行檢查,不能超出公差范圍,成品重量要求為225kg,公差為5%。

        3 工藝方案的確定

        3.1 造型工藝

        采用兩箱組芯造型,將側(cè)面下型的補(bǔ)砂芯放大到鑄件頂面(圖2),同時(shí)為了充分利用現(xiàn)有砂箱和簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu),下型模樣只制作至水管中心,在下型所有砂芯下好后,套上中間砂箱,在砂芯背面填砂緊實(shí),不僅簡(jiǎn)化了造型操作,而且能節(jié)約模具制作費(fèi)用。

        圖2 造型工藝簡(jiǎn)圖

        3.2 澆注系統(tǒng)選擇

        中冷器座管具有較大通孔,將澆注系統(tǒng)設(shè)置在鑄件內(nèi)腔的底部,形式為底返式澆注系統(tǒng)(圖3),其中∑F 直:∑F 橫:∑F 內(nèi)=1:1.85:1.19。其充型過(guò)程是:金屬液從直澆道進(jìn)入橫澆道,分配到各內(nèi)澆道后再?gòu)蔫T件底部進(jìn)入鑄件。該底返式澆注系統(tǒng)具有在整個(gè)澆注過(guò)程中,甚至是澆注斷流時(shí),橫澆道始終保持充滿狀態(tài),能有效阻擋渣子進(jìn)入型腔,防止出現(xiàn)夾渣缺陷;金屬液從鑄件底部進(jìn)入型腔,充型平穩(wěn),不會(huì)產(chǎn)生飛濺和氧化,防止鐵豆等缺陷的產(chǎn)生;澆道設(shè)置在鑄件內(nèi)部,金屬液在型內(nèi)流動(dòng)距離短,能有效減少鑄件冷夾等缺陷;澆注系統(tǒng)不占用砂型空間,可以減小砂箱尺寸,減少型砂用量,降低生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。

        圖3 設(shè)計(jì)在內(nèi)孔的澆注系統(tǒng)

        3.3 砂芯的防錯(cuò)設(shè)計(jì)

        由于是組芯造型,內(nèi)腔砂芯上下層間增加了定位,保證了砂芯定位的準(zhǔn)確;側(cè)面的四個(gè)補(bǔ)砂芯下芯時(shí)與位于兩側(cè)的水管芯干涉,無(wú)法下入鑄型,須將芯座向后外側(cè)放大20mm,下芯后填入固定砂芯;側(cè)面相同結(jié)構(gòu)相近的砂芯增加了防錯(cuò)設(shè)計(jì),即每個(gè)砂芯設(shè)計(jì)明顯不同定位裝置,在操作失誤時(shí)無(wú)法下入鑄型中(圖4),有效避免砂芯下錯(cuò)造成的鑄件報(bào)廢。

        圖4 芯撐結(jié)構(gòu)

        3.4 芯撐、冷特設(shè)計(jì)

        將芯撐支撐面鐵片厚度改2mm,形狀與砂芯外圓一致(圖4),增加砂芯的穩(wěn)定性,保證砂芯在鐵液浮力作用不上浮。為加快局部熱節(jié)的凝固速度,在鑄件厚實(shí)的搭子位置設(shè)置冷鐵,平衡鑄件的凝固速度,防止搭子鉆孔后出現(xiàn)縮孔縮松缺陷。

        4 工藝實(shí)施效果

        按照此工藝生產(chǎn)的中冷器座管鑄件質(zhì)量明顯提高,完全消除了渣孔、冷隔等缺陷,經(jīng)機(jī)加工和水壓試驗(yàn),縮孔縮松和泄漏缺陷率大大降低,廢品率可控制在3%以下;減少了造型和合型工作量,提高了生產(chǎn)效率。

        5 結(jié)論

        具有較大通孔的鑄件,在通孔設(shè)置底返式澆注系統(tǒng),可有效保證澆注充型平穩(wěn)和增加檔渣效果,防止鑄件的渣孔和冷隔等缺陷;芯撐接合面與砂芯形狀一致并適當(dāng)增加厚度,提高了砂芯的穩(wěn)定性,能明顯減少砂芯上?。痪植繜峁?jié)設(shè)置冷鐵能基本消除縮孔縮松缺陷;三箱造型改為兩箱造型簡(jiǎn)化了造型操作,提高了鑄件尺寸精度。

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