大型圆环状铸件刮板及拼芯造型的应用

广西右江矿务局机械厂（田东新州 531501）宾春雄

从2012年4月份以来，我厂开始接产的南宁发电设备总厂的水力发电设备铸件。由于发电设备都是依据各地河流的水力、场地等实际情况设置发电机组，大小规格不统一，通用性少，受此影响我厂接产其铸件回头率很低，同一种名称的铸件，规格就有二十几种，铸造模样无法通用，成为铸造生产的瓶颈，其中直径达3100mm的下环，由于直径大，起模方向不统一，木模制作难度大，也不可能再设计专门适用的砂箱，属于特别难生产的铸钢件之一，因此很有必要进行技术攻关。

1.攻关及改进措施

为达到既满足此类铸件质量，又能简便快捷且低耗地把铸件铸造出来，我们进行了以下几个步骤的攻关及改进。

（1）芯盒 由一个实样模及配套芯盒改为只用2～4个芯盒即可完成。下环铸件零件结构如图1所示。

图1

（2）铸件分析及木模样制作 该下环铸件材质为ZG270－500，截面形状较为复杂，在其环状底面又分布着六等份的加强筋，铸件收缩率按常规选取2%，因为砂型铸造，铸件毛重较大，加工面的单边余量选取顶面8mm、底面6mm。木模样按回转体的半径截取截面处的尺寸，适当留出加工余量后做出刮板、定位销及圆心定位座，如图2所示。

图2

（3）砂型制作 根据铸件的结构特点，我们决定采用水玻璃CO2硬化石英砂刮板造型，其生产要点是：①通过设置在刮板上与铸件的截面形状和尺寸相应的工作面，在造型时绕定点（即定位销）旋转，将外形刮出所需形状和尺寸的砂型。②利用制作芯盒的办法按6～12等份把铸件的空（芯）腔位置在砂型上装配组合连接，使其形成铸件的完整砂芯。③最后通过刮板上的定位标志将不同规格的砂芯组合及围芯操作，然后将内腔周边的浮砂扫除干净即完成砂型的制作工序。

（4）砂型尺寸检验 由于这种造型生产工艺是用刮板及砂芯组合拼装而成，因此在完成外模及内腔的装配组合工作后，必须对各连接处的主要尺寸进行检验，这样也有利于检验刮板及芯盒的尺寸是否合格，为进入下一步工序打下良好基础。

（5）合理设置浇注系统及冒口 为了保证钢液能够快速而平稳地流入型腔，决定采用半开放式双层环形浇注系统，直浇道和内浇道直径均为80mm，横浇道直径为90mm。根据实际生产情况观察，钢液充型平稳，未发现有吸气、塌箱、崩漏钢液及上下两层内浇道同时进液现象。另外，为使铸件组织致密，获得无缺陷的优良铸件，加强对铸件的补缩效果，考虑全部采用腰圆形保温冒口，在内圆放置3个1#冒口，在外圈法兰部位放置4个均匀分布的2#冒口，如图3所示。

图3 下环铸件浇冒口系统示意

2.浇注工艺

浇注前钢液要在浇包内静置5min，保证去除杂质及脱氧完全后，温度合适时才能开始浇注。浇注时浇注速度采用先快后缓再慢原则，并在砂型四周及冒口处点火引气，在浇注结束时要补浇冒口，最后在冒口上覆盖无碳保温覆盖剂。

3.改进效果

铸件在铸型内保温两天后开箱落砂，经清理铸件轮廓清晰，表面整洁，割除浇冒口后进一步检验，外观尺寸完全符合图样要求，超声波检测也达到了Ⅱ级标准。附铸试块的力学性能各项指标也符合客户要求。在后续的机械加工过程中，没有发现大的气孔、缩孔、夹渣等铸造缺陷，加工余量设计合理，尺寸重复性好，既节约了加工工时，又降低了生产成本。

4.产生效益

此工艺由大型实样模改为分割小砂芯盒，单是从木材消耗上就可减少3/4以上，而且在造型时型腔四周与钢液接触面采用新面砂，其余部位用旧砂填充，可减少新砂一半的用量，再加上人工能够合理分配，避免怠工现象，增加了工时的利用率，此三项在节能降耗方面经济效益较为可观。

造型方面，由原来的3人两天完成一件到现在的3人一天即可完成，节省了三个工时，新砂用量由原来的每吨铸件用砂900kg减少到450kg。该类铸件生产了约400t，累计节约材料人工费16万多元。

另外，该造型方法避免了实样起模时容易脱落伤人、翻砂箱时存在危险的现象，达到了安全生产，且由于生产周期短，及时交货，提高了我厂的信誉。

此新工艺试制成功后，以其操作简便，劳动强度较低，耗材少，成品率高而深受工人的欢迎，现已由大型圆环、对称铸件发展到内腔复杂的较大盖类铸件，并推广到我厂所有铸造车间。

5.结语

大型圆环铸件的刮板、拼芯造型新工艺推广应用后，我厂依照此新工艺生产了50个系列200多个品种的铸件，产品合格率达100%，既解决了历年来的生产难题，又节约了木模费用及大量的原材料，生产成本大幅降低。同时，由于节省了较多的木材，实现了绿色铸造，从而提高了铸件生产的市场竞争力，达到了技术攻关的目的。