电机壳体消失模铸造工艺过程控制

赵清祯，米艳斌，刘存涛，张家俊（河北瑞欧消失模科技有限公司，河北宁晋　055550）

电机壳体消失模铸造工艺过程控制

赵清祯，米艳斌，刘存涛，张家俊
（河北瑞欧消失模科技有限公司，河北宁晋055550）

采用潮模砂工艺生产电机壳，生产效率低且工人劳动强度大，产品外观质量不好及清理工作量大。随着消失模工艺的推广及广泛应用，引进消失模工艺生产电机壳体，因技术等方面的限制，机制白模表面连续性差，铸出的铸件表面质量不好，并有夹渣、加砂、冷隔、变形等缺陷。本文从原材料预发，白模烘干，刷涂及干燥，组型工艺到埋箱造型和浇注方面进行严格控制，解决了消失模生产过程出现的质量问题。

消失模；电机壳；缺陷；工艺

1　原工艺及参数

1.1原工艺

材质HT200，采用顶注式浇注系统，直浇道φ40 mm×50 mm，8条横浇道（截面尺寸15 mm× 10 mm）均布于圆周，内浇口尺寸2 mm×10 mm，封闭式浇注系统［2］；涂料刷涂3层，厚度1.3 mm～1.5 mm，间断性烘干（白天锅炉烧8 h，之后靠余热进行烘干），浇注温度1 500℃左右，浇注负压0.04 MPa～0.05 MPa，保压6 min.

1.2结果及分析

按原工艺进行浇注，电机壳铸件浇注结果如图1所示。

铸件表面缺陷主要为夹砂、夹渣、冷隔，产生此类缺陷的原因及预防措施主要有以下几方面：

图1　按原工艺浇注的电机壳铸件各种缺陷

1）铁液除渣处理不到位并且挡渣效果不好，铁液中渣子及浮渣剂随铁液进入型腔。此问题可通过多次打渣，正确放置挡渣岩棉并使用铁片进行覆盖等方式进行预防。

2）浇口杯及内浇道等连接部位有缝隙或相粘结部位涂料强度不够，铁液冲刷涂料导致涂料层剥落产生冲砂。预防此问题出现可通过增加浇注系统涂刷层数、增加涂料强度等方面进行控制，同时注意涂料返潮，从烘干房拿出后立即进行埋箱造型，并当天浇注。

3）白模密度过大，浇注温度偏低，导致白模未完全气化，在铁液作用下形成的玻璃体经打砂处理形成渣眼。控制白模的密度，尽可能提高浇注温度和速度，在电机壳支座部位增设集渣冒口，使冷却的铁液及渣子等杂质上浮至集渣冒口。

4）铸件表面出现麻坑状缺陷，白模连续性不好，白模充型不实或预发不良，导致铸件表面粗糙度大，出现麻坑［3］。

5）铸件抛丸处理，使用粒度0.8 mm的钢丸比粒度1.2 mm的钢丸表面质量要好很多，粒度小表面较细腻，同时根据铸件表面质量要求，可选用不同的抛丸速度即选用不同转速的电机。

6）浇注温度1 530℃～1 560℃，温度偏高，灰铁涂料强度可能不够，从而产生冲砂。

2　工艺改进及过程控制

2.1工艺改进试制产品型号及工艺

此次工艺改进以225型号电机壳为例，产品主要尺寸：直径343 mm，高度420 mm，壁厚5 mm，散热片共60片，厚度5 mm，片间空隙深40 mm.产品结构如图2所示，此件为出口ABB的零件，表面质量要求很高，不允许存在任何缺陷。

图2　按改进工艺生产的电机壳铸件

此次工艺改进后白模使用嘉昌B-107共聚料，因铸件壁厚较薄且散热片较密集，为控制白模变型量，将预发密度控制在24～25 g/L，预发过程关注主管道压力及缸内温度的变化，间断性测量密度，确保珠粒密度及大小的均匀性，为之后白模表面质量奠定良好基础。

主要参数为主蒸汽管道压力保持在0.08MPa，缸内压力设置为0.02 MPa，加热时间18 s.

2.2白模打制

工艺改进使用手动模具，图3所示为模具结构，设有6处充料口，因模具结构原因，先后加料顺序不同会出现某些位置充不实的现象。图4所示为白模缺陷，图4a）为白模充不实的缺陷，经过反复试验，确定充料枪加料顺序，同时因充料手法不同白模表面质量变化很大，此过程对操作者操作水平要求较高。白模打制过程，注意检查白模表面质量。图4b）所示为表面连续性差有针尖状缺陷，图4c）所示为表面料生且加不满导致呈现珠粒凹凸不平的缺陷。

图3模具结构

图4白模缺陷

产生此缺陷的原因有：（1）模具表面水分未吹净造成的水占位，合模前吹净型腔表面的水珠即可；（2）珠粒放置时间长（超过两天），珠粒内部成分挥发，通蒸汽时珠粒不能完全膨胀；（3）主加热时间短及腔内压较低，珠粒未完全膨胀；（4）预发密度小，颗粒大，发泡后不能全部填满空隙等等；经过调整打制出高质量的白模如图5所示。

图5　经过调整打出高质量的白模

2.3白模烘干

烘干房设置温度一般为40℃～50℃，湿度控制在15%以下，根据当地环境高湿度的特点（空气湿度达到80%以上），温度低于50℃时湿度都在18%以上，将温度调到53℃，湿度可控制在13%.打好的白模尽快放入烘干房内进行烘干定型，烘干过程进行间断性称重，重量不变化后即为烘干，要求白模烘干时间不低于3 d.

2.4组型

采用顶注式浇注系统，浇注系统在原来的基础上扩大内浇口尺寸至5 mm×10 mm，组型过程为控制端面圆椭圆度，在使用矫形工装的前提下粘结木条并在底端粘结三角形支架作为支撑，如图6所示。

图6组型

2.5涂料刷涂及烘干

第一遍涂料波美度在1.6，烘干时间不低于10h，第二遍涂料波美度在1.7～1.8，烘干时间不低于24 h，两遍涂料总厚度在1.0 mm～1.2 mm即可。整个涂料操作过程模型保持直立方式，转动时受力点为直浇道及底部三角支撑架端点，烘干房温度设置为55℃，湿度15%，烘干过程进行间断性测量黄模重量，间隔时间不低于3 h，重量不变化即表示烘干，修补后放置时间不低于8 h才可埋箱浇注（此参数根据地区不同会有相应的变化）。待浇注的模型应单独放置，决不可与刚刷涂的模型放在一个烘干房，防止吸潮。

2.6埋箱造型

烘干后的黄模在埋箱前一直存放于烘干房内不间断烘干，随埋箱随拿。

底砂厚150 mm，刮平后震动，放置黄模，加砂至浇口杯位置后进行震动，覆盖薄膜及覆盖砂，对浇口杯进行处理，确保浇注过程砂子不迸溅进入浇注系统，如7所示。

图7　浇口杯密封浇注过程不进砂

2.7浇注

浇注温度1 510℃，负压0.05 MPa，保压12 min，铸件单重75 kg，浇注过程持续快速完成浇注，时间控制在10 s内。出炉前准备浇包，浇包表面不得附有渣子、釉子等杂质，浇包口处无散沙且包称密实，出炉后打渣，将岩棉覆盖在包口处并压铁板，防止渣子进入型腔。

3　结果分析及工艺再改进

铸件经抛丸清理后，如图8所示，铸件散热片粘砂严重但是可脱落，没有铁包砂，铸件中下部位区域性表面夹渣气孔。

图8　改进工艺后铸件中下部区域性表面缺陷

3.1第一次工艺分析及改进

分析粘砂原因是由于涂料薄，耐火度不够；出现区域性渣气孔是由于浇注温度偏低，铸件薄铁液温度不足以使白模气化而造成。工艺改进方案：散热片间涂料刷涂三遍，提高浇注温度至1 530℃.清理后，铸件散热片件仍然粘砂，比之前较轻，铸件中下部位仍有渣气孔缺陷，如图9所示。

图9　散热片内粘砂及中下部夹渣气孔

3.2第二次工艺分析及改进

粘砂问题及铸件渣气孔比之前有所好转，但是浇注温度和速度均在要求范围内，分析原因，发现粘砂位置均布在对称两侧，也就是涂料出现问题的可能性比较低，很可能是由于型砂紧实度不够导致，而粘砂位置在埋箱时对应的震实台方向为X向；渣气孔成区域性有规律的存在，其他位置没有此类缺陷，结合埋箱过程，在震动过程黄模倾斜，导致浇注过程铁液不按设想方式充型，位置较高部位铁液进入量少，降温快，成糊状凝固，组织不致密而产生疏松。

工艺改进方案：调整震实台X方向震动电机偏心块，使重合度到90%；埋箱过程底砂要求使用刮板刮平，震动过程黄模不可倾斜，或倾斜后到达浇注位用垫片将砂箱垫高使黄模尽可能保持水平，浇注过程要先求稳再求快，结果如图10所示，彻底解决了上述问题。

图10　工艺改进后生产出的铸件

4　总结

电机壳类薄壁铸件，在使用消失模工艺时，从白模原材料到铸件成品，所经历的各个环节都需严格把控，以保证工艺的实施，主要设备如震实台、负压系统，浇包等均需调整到最佳状态（对刚刚使用消失模工艺厂家尤为重要也是难点）。使用消失模生产电机壳体的工艺已经相对成熟，在福建区域，因气候环境原因，消失模工艺未得到广泛应用，此次在该现场使用消失模工艺成功生产出高质量铸件，证明严格控制好各个工艺环节，尤其是黄区涂料烘干环节，控制好烘干房温度和湿度，消失模工艺在此区域仍可成功运用。

［1］樊自田，蒋文明．消失模铸造技术现状及发展趋势［J］．铸造，2012（06）：583-591.

［2］李增民，李志勇．消失模铸造的关键技术［J］．铸造技术，2002 （03）：155-159.

［3］刘永琪，郑国威，曹立为．浅谈消失模铸造夹砂缺陷解决的一些体会［G］//中国机械工程学会铸造分会第十届消失模与V法铸造学术年会论文集．武汉：中国机械工程学会铸造分会消失模与V法技术委员会，2011：15-16.

Process Control of EPC Motor Shell Casting

ZHAO Qing-zhen，MI Yan-bin，LIU Cun-tao，ZHANG Jia-jun
（Hebei rui'ou EPC Technology CO.，LTD.，Ningjin Hebei 055550，China）

The production of the motor shell produced by the green sand mold process has low efficiency and large labor intensity，then the product quality is poor and the cleaning work is large.With the promotion and the wide application of EPC，the EPC was introduced to produce the motor shell.Because of the limited technology，the machined lost foam pattern has poor surface continuity，the casting surface quality is not good and has defects of slag and sand inclusion，cold shut and deformation.The quality problems were solved by strictly controlling the prefoaming of raw materials，the drying of the lost foam pattern，the pattern assembling process，the molding and the pouring.

EPC，motor shell，defect，process

TG249.9

A

1674-6694（2016）02-0019-04

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.02.007

2015-11-14 通讯作者：刘存涛（1987-），男，河北省南宫人，本科毕业，铸造工程师，主要从事消失模铸造工艺研究。