船用推进系统轴承盖的铸造工艺

王亚南

（共享装备股份有限公司，宁夏银川 75 00 21）

船用推进系统轴承盖的铸造工艺

王亚南

（共享装备股份有限公司，宁夏银川 75 00 21）

轴承盖是船用推进系统的关键部件，安装在轮船后部与支柱相连，材料为E N-G J S-50 0-7 U，需要进行材料性能、尺寸、U T（全部）、M T、P T等检验。在冷硬呋喃树脂砂铸造生产过程中，遵循型腔快速充型和铸件顺序凝固的原则，利用M A G M A软件模拟，结合现场生产经验，通过温度场的分析，设计铸造工艺，生产出满足顾客需求的优质合格铸件。

轴承盖；快速充型；M A G M A模拟

D O I：10.39 69/j.i s s n.100 6-96 58.2017.05.00 9

0 引言

吊舱式电力推进系统具有一流的水动力和运行效率，集浆和舵的作用于一身，可实现大型船舶原地360°旋转，GPS精确定点定位，主要安装在远洋科考船、深水钻井船、破冰近海支援船等大型高技术船舶上，轴承盖铸件是电力推进系统推进模块上的关键部件，安装轮船后部与支柱相连泡在水里，材料为EN-GJS-500-7U，通过宁夏共享检测中心、ABB船舶、中国CCS船级社产品认证，瑞士通标标准技术服务公司（SGS）无损检测，铸件尺寸、性能均符合要求；铸件精加工后通过科洛博（上海）数字科技顾问有限公司关键部件尺寸精度检测，完全满足要求的质量规范。为保证生产出优质合格铸件，本公司通过MAGMA模拟分析铁液冲型和铸件浇注后的温度场，优化铸造工艺，生产满足顾客需求的合格铸件。

图1 铸件整体结构图

图2 铸件内腔剖面图

1 铸件结构及技术要求

1.1 主要结构特点及形状参数

轴承盖主体壁厚相差不大，图1是铸件整体结构简图，图2是铸件的剖面图。

1.1.1 铸件基本信息

铸件材质为EN-GJS-500-7U；毛坯质量1400 kg；外形轮廓尺寸：大圆φ1144 mm × 小圆φ270 mm ×高270 mm；铸件最大壁厚为80 mm；铸件最小壁厚在法兰处，其厚度为38 mm。

1.2 产品技术质量要求

(1)材料为EN-GJS-500-7U，满足性能指标；

(2)尺寸控制公差执行ISO8062CT11;

(3)铸件表面磁粉探伤，执行EN1369，铸件关键区域达到：LM2、AM2，其余区域 LM3、AM3的要求；

(4)铸件超声波探伤，执行EN12680-3，铸件关键区域达到：2级，其余区域3级的要求；

(5)铸件表面100%渗透探伤检测，执行 EN 1371-1，铸件外表面区域达到2级；

(6)铸件性能检测及无损检测通过CCS船级社产品认证、瑞士通标标准技术服务公司（SGS）无损检测，铸件精加工后通过科洛博（上海）数字科技顾问有限公司关键部件3D拍照尺寸精度检测，铸件质量完全满足要求。

2 设计方案

2.1 铸造工艺方案确定

造型方法及铸型种类。上下型全部采用砂箱造型，为保证铸型强度，上下箱全部采用机械振动紧实方法。砂箱侧壁钻排气眼，箱口放置φ10 mm尼龙气道绳，保证排气畅通。

浇注位置及分型面确定。此产品顾客检验要求φ1144 mm开口200 mm高度范围内的UT≤3级，根据顺序凝固理论，重要部位优先凝固，将分型面出在φ1144 mm开口处。另此产品关键区域需要磁粉探伤，对于表面质量要求非常高，所以内浇口采用底铸，并增加过滤网。具体工艺设计如图3所示。

2.2 浇冒口系统

2.2.1 浇注系统

浇注系统选择开放式：遵循快速充型、低流速、多点分散浇注方式，降低了浇注系统二次造渣，使铸件出现冲砂、夹渣缺陷减少。

2.2.2 冒口设计

(1)此产品主要化学成份为w(C):3.65%、w(Si)：2.3%、w(Mn)：≤ 0.35%、w(P)：0.035%、w(S)：0.008%。补缩根据C、Si、P三个成份计算，得到铸件在凝固过程中的体积收缩率为1.2%，需要相应的补缩才能得到合格铸件。

(2)通过利用球铁凝固理论计算每个分区部位模数，并通过计算结合冒口补缩距离设计冷铁厚度及冒口、冒口颈放置位置及大小。铸件圆弧厚度尺寸为45 mm，根据冒口横向补缩距离L=6×45=270 mm，此产品整体需要划分为6个区域，分区进行冒口补缩，由于顶面宽度尺寸为20 mm不易放置冒口，所以需要相应的侧冒口进行补缩。

图3 浇注位置及分型面确定

横向补缩内圆轴承部位无法补缩到，在轴承部位放置冷铁，使冒口横向补缩距离缩短，通过计算有效模数为:

另，查铸造手册可得到收缩时间占总凝固时间的百分比ST=42%。

通过查foseco发热冒口表，选择Kalmin30012/15发热冒口作为补缩冒口。

（3）通过MAGMA模拟来验证计算结果：从充型、凝固过程看，凝固顺序是从最底部到冒口内部，具体如图4所示，其凝固结果如图5所示，从中可以看出CTQ区域无缩松缺陷，在实际生产中铸件质量良好与设计结果相符。

图4 充型、凝固过程示意图

图5 模拟结果示意图

3 结语

通过对于轴承盖进行工艺策划设计，在此过程中通过理论计算、现场经验和MAGMA软件相结合，实现了理论与实践相结合原则，使用冷硬呋喃树脂砂生产此类铸件，实现了铸件的快速充型、顺序凝固，铸造出了满足顾客需求的优质合格铸件。

[1] 缪承伟.模工艺学[M].北京：机械工业出版社，198 0：205-206.

[2] 中国机械工程学会铸造分会.铸造手册：铸造工艺学（第二版）[M].北京：机械工业出版社，200 3.

[3] ??.金属材料液态成型工艺[M].北京:化学工业出版社，200 8.1.

Marine propulsion system for bearing cover of casting

WANG YaNan
（Kocel Machinery Limited，YinChuan 750021,Ningxia,China）

The bearing cap installed on the ship back and connected to the backbone is the key component of the propulsion system.The material is EN-GJS-500-7U.Tt needs inspection of the material performance,size,UT,MT,PT an so on.To produce high quality castings which meet customer demand,we design casting process using the MAGMA simulation software combining with the production experiences,following the rapid fi lling and proportional solidif i cation and analyzing temperature fi eld in cold-setting resin furan sand casting production process.

bearing cap；rapid fi lling；simulation with MAGMA

T G 244+.4；

A；

100 6-96 58（2017）05-00 28-03

2017-05-02

稿件编号:170 5-177 1

王亚南（198 6—），工程师，主要从事铸造工艺设计及现场质量改进工作.