污水泵叶轮铸件气孔缺陷防止

内蒙古五胡泵业有限公司（乌海 016000）李兆勇 王润梅 许继忠

WQd70×10污水泵叶轮，材质为HT200，铸件重量14kg，外形尺寸φ210mm×160mm，铸件结构如下图所示。由于铸件结构的特殊性，2#芯的排气通道很小，其排气面积尺寸仅为80mm×20mm，主要铸件缺陷是气孔，缺陷位置分布在叶轮进水口的断面（图中A处）和铸件较厚的部位（图中B处），稍有不慎，浇注的时候还发生呛火现象，严重影响铸件质量，为消除铸件的此类缺陷，对其做了详细的工艺分析，按照制订的合理工艺措施实施后，基本消除了此类缺陷。

铸件结构图

1.叶轮铸件产生气孔的原因

我公司现生产工艺为手工湿型造型，粘土砂干型制芯。因该铸件型腔内结构复杂，浇注时铁液进入型腔后呈紊流状态，极易卷入气体，又因叶轮的2#芯几乎全部被铁液包围，除两个工艺芯头支撑小芯外，只有一个20mm×80mm的方形排气通道，若排气不畅，高压气体就会进入未凝固的铁液中。该铸件壁厚差较大，最薄处8mm，最厚处30mm，使得侵入铁液中的气体不能在其凝固之前排除，即形成气孔，严重时会发生呛火现象，缺陷位置主要分布在图示中的A、B处。

2.气孔缺陷防止的工艺改进措施

根据该铸件的结构特点分析，此类铸件缺陷为侵入性气孔，而在现工艺中，产生气体的主要成分就是水分和粘结剂，尤其是水分，不但发气量大而且发气速度最高时的温度最低。因此，工艺改进的思路是控制型芯发气量，提高型芯的透气能力。通过几个炉次对浇注情况的观察，在不改变现有湿型造型的基础上，提出如下改进工艺措施。

（1）提高型芯砂的透气能力 增加原砂粒度，将造型用砂粒度由原来的0.106～0.224mm（70/140目），增加到0.154～0.355mm（50/100目），同时提高原砂的均匀度，除去原砂中的泥分、灰分等无效成分，这些措施使得型砂的透气率由原来的120提高到140，大幅提高了型砂的透气能力。

（2）减小砂芯发气量，延缓发气时间 严格执行芯砂混制工艺，芯砂全部采用新砂，控制膨润土加入量不大于3%，将制作好的砂芯放置在（200±10）℃的烘干炉内烘干不小于1h，让砂芯彻底干透，减少因水分引起的发气量。规定砂芯出炉后的放置时间不得超过24h，合箱到浇注的时间不得超过12h，防止砂芯返潮。

（3）增加砂芯的排气通道 制作1#芯时，用1in的薄壁钢管做芯骨，将其弯曲成叶轮流道形状的曲线，并在管壁上钻出φ3mm左右密排分布的小孔，增加砂芯的排气通道，以利于气体的排出。制作2#芯时，随形沿轴向布置上下两层蜡绳，当砂芯烘干后形成排气通道。

（4）提高浇注温度 适当提高浇注温度，将其控制在1400℃左右，降低铁液粘度，使铁液形成外排流向，让侵入铁液的气体有时间上浮排出。

（5）合理设计浇注系统 ①增大内浇道横截面积，将浇注系统改为开放式，使铁液充型时流动平稳，减少卷入铁液中的气体。将内浇口的开设位置放在2#芯排气孔（图中A处）的对面，这样浇注后有利于气体的顺向排出，较小排气阻力。②在该铸件的上端面即叶轮的进水口处增设排气冒口，以利于浇注前期型腔内气体的排出，减小型腔内的气体压力，防止气体压力过大侵入高温铁液。在浇注位置对面2#芯的芯头上端部开溢流冒口，及时充入高温铁液，排出溶入气体的冷铁液，减少侵入性气孔的产生。

（6）操作工艺措施 ①造型工艺措施。合理设计浇冒口是解决气孔缺陷的重要措施之一，浇冒口的开设位置决定了气孔的形成位置。适当降低型芯的紧实度，尤其是2#芯，同时按铸型排气方向扎出排气通道，以利于气体的顺利排出。②浇注工艺措施。根据铸件壁厚情况，采用“先快后慢”的原则，并适当降低浇注速度，为型腔内的排气留出时间，同时当浇注开始后，点燃在冒口处排出的可燃气体，以减小型腔内的气体压力。

3.结语

通过以上工艺措施的实施，在生产中由此类缺陷造成的铸件废品大大降低，其废品率控制在5%以下，保证了铸件正常供给的同时，也取得了良好的经济效益。