消失模工艺箱体件类铸件缺陷的防止措施

1、消失模复杂箱体件夹渣及石墨粗大缺陷的防治措施 成都成工工程机械井研铸造有限责任公司余文武刘余松李勇摘要：根据消失模铸造充型及凝固冷却特性，通过控制EPS泡沫密度、合理设置浇冒口系统、调节铸件局部凝固速度及采取其它工艺措施，来预防复杂箱体件碳渣、石墨粗大缺陷，提高铸件内在质量。关键词：消失模铸造泡沫密度浇冒口系统 凝固速度Z50E箱体是50E装载机的变速箱主要零件，其上面集中着油孔油道、油缸，其铸件质量的好坏很大程度决定着装载机整机工作性能。我们在使用消失模生产该箱体以来，其外在质量提高很大，但一段时间，由于内在质量原因报废率达到30%左右，主要缺陷为碳渣、石墨粗大缺陷，严重影响了生产成本和生产

2、效率。为此，对50E箱体碳渣、疏松产生原因进行分析并找出措施，以达到提高铸件内在质量乃至整机品质。一、 铸件及缺陷特点：Z50E箱体结构特点呈三腔室阶梯型箱体结构，外型尺寸1035×570×607，主要壁厚12，热节壁厚40-50，主要集中在油道油缸，泵、阀面处，均为重要部位，且分散。主要铸件质量要求：各泵、阀面及倒档活塞工作面不能有任何缺陷。 图一Z50E装载机变速箱箱体铸件碳渣缺陷主要集中在油缸部位，机加工6-7后即暴露出来，呈黑点，团状，或呈片状，我们称为碳渣。如下图二所示：图二 Z50E箱体铸件油缸（倒档活塞工作面）部位碳渣缺陷石墨粗大缺陷主要集中在油缸（倒档活塞工

3、作面）及泵阀面处，主要表现为机加工时有成片灰黑色形似针孔或苍蝇脚，金相检验断面有粗大石墨片。二、 工艺分析及工艺措施消失模铸造较其它铸造工艺方法有着自身特性，金属液充型过程中，流动前沿界面上，发生着不同于其它铸造工艺方法的一系列的物理、化学反应，金属液与涂层、干砂、泡沫模样之间进行着热量传输，金属液前沿粘度增大，流动性降低，泡沫模样分解、气化过程中产生一定量的固态产物以碳黑形式存在，同时铸件凝固冷却速度较慢。根据以上特性，以减少碳渣来源、加强碳渣的排出和收集为指导，调节型腔内部温度场分布，采用均衡凝固理论现场进行全方面分析，工艺调整措施如下：1、 模样制作50E箱体结构较复杂，局部热节分散，局

4、部热节泡沫厚实处挖空；对结构紧凑及薄壁易变形分别采用不同EPS密度，即结构紧凑模片采用0.020g/cm3，薄壁易变形模片采用0.023g/cm3，既保证模样强度，刚性防止变形，又有利于减少碳渣缺陷。2、 浇冒系统浇注系统要保证模样有序分解，铁水有序平稳充填，冒口既要能收集充型前沿被污染的冷铁水，又要能实施补缩。由于该件大而复杂，变截面位置较多，采用阶梯侧注，单边进水，开放式浇注系统，F直：F内1：1.4-1.5，内浇口分散，中下部内浇口总面积占F内的70%-80%，兼顾厚薄壁、铁水充填速度，在易产生碳渣的油缸下端增设两道内浇口，顶端变截面处配合设置积渣冒口两个，收集充型前沿被污染冷铁水，减小

5、中上端阀面、上端泵面内浇口截面积；按F内面积的20%和80%进行中上端和中下端内浇口截面积进行分配，均衡了整个铸件温度场；有利于铁水由下而上的有序充型，有利于泡沫模样由下而上的分解气化，从而有利于充型前沿含渣气冷铁水排出。（浇冒系统改进后见图三）。图三 Z50E箱体浇冒口系统设置3、 采用冷铁及激冷涂料调节热节温度场，预防石墨粗大缺陷。为防泵、阀面及油缸重要部位碳渣缺陷产生，在该部位设置内浇口，但同时该部位又是厚壁热节，由于消失模铸造自身凝固冷却较慢，无疑于加大了该部位热节，致使该部位的疏松倾向增大。为调节该部位凝固冷却速度，在泵阀面靠近内浇口处设置冷铁，冷铁要求铸出排气孔，以利于泡沫气化产物

6、的抽出，在不便设置冷铁的油缸部位采用激冷涂料。4、 材质控制虽该产品结构厚壁不均，但厚壁位置主要集中在泵阀面，油缸重要受高压位置，加之负压干砂凝固冷却较慢的条件，化学成份目标值如下：C3.1-3.3%Si1.6-1.8% Mn0.8-1.0% p0.12S0.1，铁液中C含量控制为低限，有利于防碳渣缺陷，也有利于防疏松，Mn取上限有利于提高铸件致密度。熔炼工艺采用冲天炉中频炉双联熔炼，严格控制化学成份，加强炉前孕育，以改善其结晶组织，减弱材质对壁厚的敏感性。提高铁水出炉温度，保证浇注温度控制在1450-1480，有利于减轻碳渣缺陷的产生。5、 负压度的调整适度提高负压度，有利于提高铁液充型速度及模样分解产物的排出，通过现场实验，负压度控制在45kPa-50kPa，综合效果较佳。通过以上工艺措施的改进，经对批量生产铸件进行机加工验证表明，碳渣疏松缺陷很少发现，铸件内在质量大幅提高，保障了整机工作性能。三、 结论消失模充型成型，凝固冷却特性是指导消失模产品生产工艺的基础，通过合理的浇冒系统及控制EPS泡沫模样重量等工艺措施的采用，是生产内在质量要求严格的产品的重要工艺措施。参考文献1、黄