浅议薄壁卷筒型铸钢件铸造工艺特点

1、浅议薄壁卷筒型铸钢件铸造工艺特点【摘 要】薄壁卷筒铸钢件在生产过程中容易出现裂 纹、缩孔、浇不足及砂气孔等铸造缺陷，其生产工艺与一般 铸钢件的生产工艺不同，凝固过程不但要遵循顺序凝固原 则，且要兼顾同时凝固原则。本文根据我二十多年生产实践 经验，结合我公司在实际生产中几种典型薄壁卷筒铸钢件产 品的生产情况，提出对薄壁卷筒铸钢件在铸造工艺特点和对 该类型产品在设计中一些注意要点进行归纳和总结。【关键词】薄壁铸钢件；铸造工艺；裂纹；顺序凝固0前言以我公司生产实际中的几种典型薄壁卷筒铸钢件产品 为例，重点阐述薄壁卷筒铸钢件工艺思路和方法，以及对生 产过程中常见问题及原因分析。具体解决措施归纳总结如

2、下。1薄壁卷筒铸钢件铸造工艺的一般思路1. 1产品结构及技术条件分析通常产品零件设计图纸的结构往往与我们希望适合铸 造产品结构存在一些矛盾。尤其对于薄壁卷筒铸钢件来说， 其产品结构设计如果对铸造工艺不合理，我们可能会花费很 多精力和想很多办法去解决由于结构不合理产生的铸造缺 陷，往往这些问题最终得不到彻底的解决。我认为，对于薄 壁卷筒铸钢的生产，前期的产品结构分析是很重要的，铸造 工作者在不影响产品最终使用和其结构强度的情况下，是可 以适当与设计者沟通，提出一些结构上的改进和建议。对于 薄壁铸钢件来说，其产品结构及技术条件分析一般应着重注 意如下一些方面：1）产品结构尽量避免十字交叉热节和多方

3、向板状结构 相交且不容易得到铸件补缩的热节出现，筋板以“t”字交 接为宜；2）产品相邻厚薄悬殊不能太大，厚薄交接应逐渐过渡, 不能急剧过渡；3）对于铸件内腔尺寸过大，而且砂芯不能很好固定的 情况，要适当考虑开设工艺孔，这样便于操作，也便于后工 序的清砂。4）产品材质方面，对于薄壁铸钢件来说，最好以中低 碳钢和低合金钢为宜，因为这些材质相对来说流动性较好， 裂纹倾向小。对于材质裂纹倾向大及合金含量高的的材质产 品薄壁产品，要慎重开发，否则前功尽弃。1.2分型面的选择、砂芯的设计及型砂的选择薄壁铸钢 件多以箱体结构、管状筒体结构居多为满足其使用强度，往往在这些产品内腔或外型上设计 有较多的加强筋板

4、，这就使多数产品在生产时主要以砂芯组 合方法生产方式居多，合理的分型方法和砂芯设计对保证产 品尺寸和减少裂纹的产生有着重要的作用。一般来说，对于 薄壁铸钢件，其分型方法根据不同产品结构而定，但其砂型 和砂芯的设计以及型砂的选择要注意如下几方面：1）砂型、芯设计时要充分考虑其退让性，要尽可能减 少铸件收缩阻力，以减少裂纹和变形的产生。对于内腔较大 的砂芯可在内腔设计稻草、泡沫等等退让物，也可以做成空 心结构。2）砂型、芯的设计要充分考虑排气措施，特别是被钢 水包住的箱体结构内腔砂芯，由于薄壁件产品凝固速度快， 型内气体很难在短时间内排出箱外，型芯排气通道一定要保 证畅通，从多方向引气。3）砂芯结

5、构设计要便于操作，尺寸较大的砂芯可分半, 分芯面可开设排气道。4）砂种的选择，我厂铸钢件生产用砂主要以水玻璃石 英砂、石灰石砂、树脂砂，鎔铁矿砂和覆膜砂为主，也可以 结合各种砂的优缺点混合使用。1.3浇冒口的设计铸钢件由于本身的材质决定了其浇注过程流动性差，浇 注过程充型困难，其壁厚较薄，凝固过程散热较快，凝固速 度比一般的铸钢件快很多，凝固过程不但要满足顺序凝固的 原则，而且还要兼顾同时凝固原则，要保证其内在质量，其 特殊性决定了浇冒口的设计必须要合理，同时，薄壁件浇注 系统设计也十分重要，合理的浇注系统有助于防止裂纹产 生、提高产品浇注质量，一般浇冒口的设计除遵循常规的设 计原则外，还要注

6、意如下注意事项：1）冒口尺寸设计要合理，一般满足铸件模数即可，冒 口过大，其凝固过程相对缓慢，使冒口附件区域所受到的凝 固收缩拉应力较大，铸件容易出现热裂纹。2）冒口设计位置一般都分布在铸件壁厚相对较厚的部 位和筋板交接部位，冒口位置尽量使整个铸件收缩应力分布 基本均匀，相邻冒口设计要避免发生收缩应力不一致以造成 铸件拉裂。3）冒口补缩距离比一般铸件的补缩距离远很多，通常 可以达到壁厚的1015倍，壁厚越薄，由于其凝固速度更 快，铸件基本趋向同时凝固，这时补缩距离更远。4）内浇口的开设应注意避开热节集中部位，避免直对 铸件壁厚入水，进水口的位置以侧注或底注为宜，设计时可 以考虑在浇口处设置冒口

7、，内浇口从冒口进入，再进入铸件, 这样可防止浇注冲砂，对浇口位进行有效补缩，防止缩松和 裂纹的产生。例如，我公司生产的dql8030. 35斗轮堆取料 机中，变幅机构卷筒，设计材料zg35,该产品尺寸从 760x22，长度12000,主要壁厚为，2230mm为主， 浇注系统设计在下部边冒口，浇注质量一直很稳定，加工后 砂气孔很少，内浇口位置也没有出现裂纹、缩松缺陷。5）浇注系统设计应从直浇口到横浇口再到内浇口层层 开放，但不适宜太开放，要适当考虑增加一些充型压力，以 防止浇不足。6）对于浇注高度较高，壁厚较薄，为实现铸件的顺序 凝固和冒口的有效补缩，可考虑设计阶梯浇注系统，提高顶 层冒口高度温

8、度，达到补缩效果。1. 4冷铁及拉筋的设计薄壁卷筒铸钢件由于工艺热节分散且数量较多等特点， 要靠设计冒口去对每个热节进行补缩是很困难的。因此，与 一般铸钢件相比，薄壁铸钢件其裂纹倾向大很多，这些裂纹 主要是由于凝固过程铸件收缩不一致，凝固速度不一致，使 铸件的一些弧立热节位呈现出缩裂和拉裂，要防止和消除这 些裂纹的产生，内外冷铁和筋条设计是必要的有效手段。1.5其它一些相关参数的设计1）伸尺：一般铸钢件的伸尺都是2%,对于收缩过程受 阻薄壁铸钢件，其伸尺往往达不到2%,特别是多方向都受阻 碍收缩的“口”形状铸件，尺寸偏大的产品工艺缩尺往往在 1.5%左右较适宜，对于一些开口铸件，除工艺上设计拉

9、筋之 外，同时还要考虑增加一些工艺补正量或调整工艺尺寸去满 足缩尺的需求。2）浇注温度和速度：对于该类型产品浇注过程的控制 是很重要，要引起高度重视，浇温和浇速要控制适当，浇温 过高或过快，型腔内气体很难排出，浇注过程容易出现发滚, 且热裂倾向较大，浇温低或浇速慢，容易出现浇不足、冷隔 和产生缩孔，对于薄壁铸钢件浇注温度要比一般铸钢件高一 些，浇温在15701580°c较适宜，浇速稍快一些，开浇后浇 口全开，浇注后期要稍收水，点浇至满，防止浇注过程假满。2结论薄壁卷筒铸钢件的生产过程，是一个系统复杂的工程， 铸造工艺设计不仅要注重补缩系统的分析，更要注重充型过 程的分析与控制。凝固顺序的控制措施要在满足顺序凝固的 同时，更要兼顾同时凝固原则。铸造工艺