65噸高速沖床用飛輪、臺盤消失模鑄造工藝

趙清禎,，宋甫,，張家俊

（河北瑞歐消失模科技有限公司,，河北 寧晉 055550）

摘要：本文所講的飛輪,、臺盤是65噸高速沖床上使用。文章針對消失模鑄造方式生產(chǎn)此類出口用高端鑄件的難點,，采用了一系列的工藝措施,。通過合理設(shè)計澆道，減小白模密度,，增加白模連續(xù)性,，增加涂料強度抵抗鐵水沖刷，加設(shè)保溫明冒口,，放置外冷鐵,，調(diào)節(jié)鐵水成分等措施來避免相關(guān)缺陷。成功的鑄造出化學成分、力學性能及產(chǎn)品質(zhì)量完全滿足技術(shù)要求的鑄件,，得到了國外客戶的認可,，同時也為今后消失模鑄造方式生產(chǎn)此類鑄件提供了很好的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：65噸高速沖床,；飛輪,；臺盤；消失模鑄造工藝

1 鑄件簡述及技術(shù)要求

飛輪是高速沖床上用于儲存能量平衡負荷所用零件,。最大外徑?820mm,，外圈厚度210mm，中間輪輻厚140mm,，零件重量620Kg,。手工切割白模，鑄造毛坯件全加工,，加工面上不得有明顯的鑄造缺陷,，要求動平衡<50g,。

臺盤是高速沖床上用于沖床加緊的裝置,，最大輪廓尺寸為750mmX350mmX140mm，實際重量415Kg,鑄造毛坯件需要全加工,，其中大平面上要加工深度為20mm的加緊槽,。

兩個鑄件的材質(zhì)是HT300，屬于高牌號灰鑄鐵大型厚壁鑄件,，是沖床上的重要組成部分,，受力負載大，且連續(xù)運轉(zhuǎn)沖壓,。要求內(nèi)部組織致密,，鑄件需切開看，不得出現(xiàn)縮孔縮松,。鑄件重量和體積大,，質(zhì)量要求高，采用消失模鑄造方式制造難度較大,。在白區(qū),、黃區(qū)、黑區(qū)等方面需克服的難題較多,。

2 鑄造工藝方案

鑄件的澆冒口設(shè)計如圖1所示,。加冷鐵和冒口圈的操作如圖2所示。

圖1 鑄造澆冒口設(shè)計

圖2 加冷鐵和冒口圈的操作

2.1 澆道的設(shè)計

這兩個鑄件體積大高度較高,，均采用階梯式澆注系統(tǒng),，目的保證鑄件快速充型，冷卻趨近于均勻，避免熱量集中產(chǎn)生局部過熱,。

飛輪澆注系統(tǒng)尺寸：直澆道：1100×40×40mm,；橫澆道：800×40×40mm；內(nèi)澆口：15×50×60mm(高) ×2,。

臺盤澆注系統(tǒng)尺寸：直澆道：1000×40×40mm,；橫澆道：300×40×40mm；內(nèi)澆口：15×50×60mm(高) ×4,。（注：冒口采用明冒口,，直澆道加澆口杯高度要與冒口齊平。）

2.2 冒口的設(shè)計

鐵液的收縮傾向較大,，補縮成敗是保障組織致密的重要因素,，故采用明冒口。另一方面鑄鐵的冒口很難清理,，因此要控制接觸面積大小,。否則即使補縮成功清理也是一個難題。

灰鐵的冒口按照鑄件實際重量的15%~20%計算,。直徑按照經(jīng)驗數(shù)值D=1.5倍的熱節(jié)厚度或者是內(nèi)切圓直徑,。針對這兩個鑄件，冒口頸的設(shè)計尤為重要,，其涉及到補縮效果和后期清理成本問題,，此冒口頸與鑄件接觸處寬60mm長300mm。變徑高度為70mm,，變徑部分出現(xiàn)直角的需修成圓角過度,。

3 飛輪和臺盤的鑄造

3.1 模樣

為了保證鑄件的整體尺寸和白模的強度，減小發(fā)氣和積碳,，白模選擇19g/L的白模板切割模型,，收縮率為1%， 加工量給到8mm,。

在制作模型,、澆道時，必須考慮泡沫連續(xù)性問題,。泡沫連續(xù)性差,，切割完成的泡沫珠粒之間存在縫隙，造成涂料滲入,，加工后會出現(xiàn)夾渣缺陷,。模型上在泡沫珠粒間隙大的部位涂抹修補膏，面積大的可以考慮使用貼報紙的方式,。尤其是澆道部位,，由于鐵水流速高,，如果白模連續(xù)性差，對涂層沖刷嚴重,，故必須進行處理,。

另外所有的澆注系統(tǒng)和模型出現(xiàn)的直角要打磨成圓角，直角處存在應力,，此處涂料涂掛不好,，涂層薄，強度低,。澆注過程中此處容易破裂,，塌箱和粘砂傾向大。

白模的澆冒口系統(tǒng)采用熱膠粘接,，在盡量少用膠的前提下保證粘接牢固,，不得有批縫，防止涂料滲入造成夾渣,。

3.2 涂料

這兩個鑄件澆注時間長,，對澆注系統(tǒng)涂層內(nèi)壁沖刷嚴重，涂料要保證足夠高溫強度,。防止鐵水在澆道內(nèi)部流動過程中,，涂層內(nèi)壁部分涂料剝落，導致加工面上出現(xiàn)沖涂料的缺陷,。

涂料透氣性也是影響正常澆注以及鑄件質(zhì)量的重要指標,。涂料透氣性好,，泡沫燃燒產(chǎn)生的氣體能夠及時排除型腔,，澆注順利，鐵水流動阻力小,。泡沫燃燒產(chǎn)生的黑煙和油狀物質(zhì)會通過涂層吸附到外面,。

綜上考慮，涂料采用瑞歐消失模公司涂料廠調(diào)配的RO-HT型號的涂料,，其中為了提高高溫強度和透氣性,，在涂料中添加3%硅溶膠和100目的石英粉15%。涂料具有低溫高溫強度好,、透氣性好,、抗粘砂、環(huán)保等優(yōu)點,，完全滿足生產(chǎn)使用要求,。

由于鑄件較大，涂料涂刷三遍,，總厚度在2mm左右,。烘干房溫度在52~56℃，濕度小于20。第一遍和第二遍烘干時間至少8h,，第三遍烘干時間大于12h,，保證涂料干透。烘干過程中要避免磕碰,，放置要考慮變形問題,，飛輪水平放置，臺盤較長采用側(cè)立或直立放置,。

3.3 造型

鑄件最大輪廓尺寸為?820×210mm厚,，為此我們選1200×1200×1400mm尺寸的砂箱造型，以保證吃砂量和鑄件的質(zhì)量,。砂子采用20/40目的寶珠砂,，具有透氣性好，耐火度高,，流動性好等優(yōu)點,。

這兩個鑄件結(jié)構(gòu)簡單，加砂逐層震實,。此類厚大高牌號灰鐵縮松傾向大,，為了消除縮松，實現(xiàn)同時凝固,，在埋箱過程中在鑄件中上部位放置外冷鐵,，注意冷鐵必須干燥、無銹,，冷鐵厚度為熱節(jié)壁厚的2/3,。操作時為防止冷鐵在震實時候跑掉，要在層砂緊實后再扒開砂子放置冷鐵,。加砂子到冒口根部時,，放置鐵圈，鐵圈直徑比冒口直徑大100mm,，在鐵圈和冒口中間填實保溫材料,，保溫材料提前混制，混制方法用煤灰加5%鈉基膨潤土再加15%的水玻璃,，填入鐵圈內(nèi),，搗實后，扎眼用二氧化碳吹干形成強度,。以加設(shè)冷鐵和保溫明冒口的形式實現(xiàn)材質(zhì)致密,。然后覆膜，加蓋砂等待澆注[1],。

3.4 熔煉和澆注

熔煉HT300牌號鐵水,，為保證材質(zhì)及力學性能,，選用較低的碳當量，詳細設(shè)計成分見表1,，采用75SiFe孕育,，出鐵槽孕育0.6%，澆注隨流孕育0.1%,。出爐溫度1480~1490℃,，澆注溫度1420~1430℃。

表1 鑄件化學成分要求

澆注過程中不得斷流,，小鐵流認流打開澆道后,，則穩(wěn)步加快速澆注，快速充型,。鐵水進入澆道后,，馬上用割槍點通冒口，開通上排氣通道,。澆注完畢后,，稍等20s，在冒口處補加鐵液,。冒口處撒上保溫劑并覆蓋硅酸鋁板保溫,。

4 翻箱清理

鑄件翻箱清理之后的照片如圖3和圖4所示。

圖3 鑄件翻箱后的照片

圖4 鑄件拋丸清理照片

5 總結(jié)

鑄件加工后加工面上無缺陷,，經(jīng)過切開后內(nèi)部無縮松縮孔夾臟等缺陷,，成功鑄造出這兩個鑄件。

消失模鑄造工藝的成敗要全面考慮,，從來不是那么簡單,。鑄件要求，鑄造工藝,，鑄件材質(zhì),，人為操作,，物料,，環(huán)境，經(jīng)驗等等因素都會影響鑄件的質(zhì)量,，并且各個環(huán)節(jié)相扣,。唯有深入掌握消失模所有環(huán)節(jié)的內(nèi)容，才能夠生產(chǎn)出合格鑄件,，任何一個環(huán)節(jié)有紕漏,，就會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

參考文獻

[1] 李增民．消失模鑄造的適應條件及缺陷解決的適用對策[EB/OL]．百鑄網(wǎng)http://www. baizhuwang. com/news/show-12211.html,，2014-08-25