大型扁平齿轮室呛孔缺陷解决措施探讨

2018-08-08 08:16:28王焕宁胡宗乾谭传宝
中国铸造装备与技术 2018年4期
关键词:铁液砂型冒口

邢 伟 ,秦 鹏,齐 建 ,王焕宁,胡宗乾 ,谭传宝

(1.潍柴重机股份有限公司,山东潍坊 261108;2.潍柴动力股份有限公司,山东潍坊 261108)

齿轮室作为发动机的重要零件之一,主要用于发动机齿轮安装固定。当前,我公司一款高端发电机组配备的齿轮室铸件,材质HT300,重量550kg,尺寸 1570mm×1403mm×220mm,主要壁厚10mm,其上集成水腔和油腔,提升齿轮室功用,实现多零件一体化。

图1 齿轮室铸件图

1 铸造工艺介绍

该齿轮室为大尺寸扁平结构,结合现场生产情况,设计铸造工艺如下:

(1)冷芯盒制芯:对主体芯、水腔芯、油腔芯、弯管芯设计为冷芯,射芯机制芯,提高砂芯尺寸精度及生产效率。

(2)自硬砂造型:混砂机震实造型,提高砂型的紧实度,使用通用砂箱,提高现场生产组织效率,节省砂箱投入费用。

(3)刷涂:砂芯和砂型刷涂锆英粉涂料,提高表面及内腔质量。

(4)下芯研箱:对尺寸较大的主体芯使用下芯定位吊具下芯,减轻操作强度,提高研箱精度。

(5)浇注:水平浇注,浇注温度 1380~1400℃。

(6)清理:浇注36h后打箱,进行时效处理消除应力。

图2 齿轮室砂芯及浇注系统布置示意图

2 主要缺陷及原因分析

该齿轮室铸件在远离直浇道、横浇道末端的水腔的上平面出现了呛孔缺陷,位置比较集中,如图3所示。

图3 齿轮室呛孔缺陷示意图

图5 溢流冒口增加示意图

通过对齿轮室结构、浇注系统进行分析,呛孔缺陷产生原因如下。

该齿轮室扁平结构,尺寸较大,铸件结构以及型腔结构复杂,铁液在铸型中充填时流动阻力大,热损失大,特别是呛孔缺陷集中在浇注系统末端的顶部平面,铁液充填到此处时,温度较低,凝固加快,砂芯和砂型在浇注过程中产生的大量气体,由于缺乏足够的排气通道,来不及逸出就在此处聚集[1]。

3 采取措施及改进效果

3.1 优化浇注系统

针对呛孔缺陷产生的位置,改进浇注系统,延长横浇道,增加内浇道,使铁液均匀地充型。

图4 齿轮室横浇道改进示意图

3.2 倾斜浇注

将直浇道对侧垫高,倾斜约4度,同时将靠近直浇道底处的出气溢流冒口改为暗冒口,让铁液平稳顺序上升,使砂芯和砂型产生的气体得以往高处释放。

3.3 提高充型压头

原工艺使用的浇口箱较小,现改进为大浇口箱和拔塞浇注,压头提高100mm,当铁液充满浇口箱的三分之二时,拔掉塞子,使铁液平稳连续冲入型腔。

3.4 增加溢流冒口

在出现呛孔的水腔位置设置扁形溢流冒口,让此处聚集的气体可以由扁形冒口逸出,同时增加此处铁液的流动能力,防止浇注过程中砂芯和砂型产生的气体无排出通道,此外扁形冒口方便清理打磨,不影响外观质量。

通过以上措施的实施,齿轮室呛孔缺陷完全消除,提高了铸件质量。

4 结论

(1)合理的浇注系统,可以使铁液平稳充型,特别对尺寸较大、壁厚均匀的铸件,应采用较多的内浇道分散均匀地充型。

(2)大平面铸件设计倾斜浇注,有利于排出浇注过程中砂型和砂芯产生的气体。

(3)液态金属在流动方向上所受的压力越大,充型能力就越好[2]。适当的提高压头,使铁液在型腔内流动更顺畅。

(4)溢流冒口可以增加铁水的流动能力,同时起到排气的作用。

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