大型龙门加工中心工作台的铸造技术研究

李力

（济南中科核技术研究院，山东 济南 250121）

0 引言

工作台台面整体裸露在外，对其的尺寸精度、外观都有着较高要求，其在应用时需要承受较大重量，如果其质量存在问题，无法满足需求，其表面不得出现铸造缺陷，也不得对其进行补焊，为了确保其最终质量能够达到要求标准，必须要加强对铸造技术的研究，做好铸造技术分析工作。

1 大型工作台

大型工作台的台面壁厚一般都在5.0～10.0cm，其面积超过10m2，考虑到其厚度大，面积大，铸造起来难度也较大。特别是大型龙门加工中心大型工作台，结构复杂，质量要求高，在具体铸造中，必须对铸造技术进行全面分析，确保采用的铸造技术能够满足应用需求，保证最终铸造的大型工作台质量能够达到要求标准，可以胜任加工大型龙门任务[1]。

2 生产大型工作台的难点

大型工作台的质量会对其性能造成直接影响，为了确保其能够满足应用需求，工作台中的T型槽和大平面内都不得出现任何缺陷，对于整个结构中大平面必须一次铸造成型，不得补焊。对于台面来说，对于其加工后的平面度和精度要求都较高，因此，在生产作业开展时，要求铸件残余应力必须要在合理范围内，避免破坏结构，使其无法满足应用需求[2]。

大型工作台铸造时需要的时间长，在凝固期间，受外界各项素因影响，经常会出现气孔、砂眼、变形等各种缺陷，这些缺陷的出现会导致最终铸造的大型工作平台无法应用需求，大型工作台铸造废品率很高。可见，如何进行大型工作台铸造，提高合格率是人们重点探讨的一项内容[3]。在生产大型工作台时，若没有采取合理措施进行铸造，若不对铸造技术进行探讨，盲目生产势必会出现大量废品，这会使铸造企业蒙受巨大经济损失，甚至会失去市场。

3 铸造大型工作台的工艺

3.1 分层面铸造

工作台台面的质量要求高，而对于反面滑块凸台的质量要求则相对较低，因此，在实际生产期间，要将大平面放在下箱，在该状态下完成相应生产作业。通过对吊芯工艺进行应用，铸型则处于上箱，采用螺杆对泥芯进行固定，让其位于上箱上，确保其足够稳定。这种设计方案应用的优点就是，位于泥芯内的气体可以从芯头排出，整个生产过程，排气顺畅，这可以大幅度减少完成成型后，工作台上出现的气孔缺陷。铸造成型后，对其进行翻装，工作台型腔内的散砂方便清理，避免散砂对工作台质量造成不良影响，最大程度减少夹砂缺陷的出现[4]。采取吊芯方式，不需要利用芯撑结构，这不仅可以提高大平面外观，而且能够确保大平面上不存在任何杂物。对这种设计方案进行应用虽然好处有很多，但是也存在一定弊端，行车起重重量必须充足，通常情况下，铸型加砂箱的整体重量会超过40t，完成配型铸型后，要对其进行翻转，在翻装时，会形成阶段冲击力，采用的行车要超过50t才能完成作业，这也就对行车提出了较高要求。

3.2 工作平台浇筑作业

在进行大型工作平台浇铸时要做好浇铸系统设计，浇铸系统在作业中起到的作用主要有以下几点：

对金属液体的流动进行引导，进而使金属液体能够平稳充满型腔，整个引流过程中十分平稳，这能够避免型芯或型壁受金属液冲击，而遭受破坏。

对于生产作业中的熔渣能起到阻挡作用，避免熔渣进入到的型腔内，对最终生产的产品质量能够达到要求标准[5]。

能够实现对铸件具体凝固顺序的合理调节。

因为浇铸系统具有上述作用，因此，必须依据具体情况对其进行合理设计，确保最终设计的浇铸系统能够满足应用需求。铸造大型工作台最为突出的一项难点就是台面皮下气孔缺陷，这一问题的存在会对大型工作台质量和应用造成严重影响。为了使该项问题能够得到解决，确保大平面温度差分布均匀，对于采用的浇铸系统采取底板返雨式，设计成环形横绕道，采用三个浇包同时进行快速浇铸，为了提高浇铸质量，控制整个生产作业时长，要将浇浇铸时间控制在2min以内，同时，整个浇铸作业开展时，最好将浇铸温度控制在1390～1405℃之间[6]。同时，在设计时，设计了底返雨淋式陶瓷内浇道，从而让生产作业开展时产生的杂物和气体受流进铁水冲击力作用影响，实现充分上浮，确保铸造的大平面质量能够满足应用需求。在进行浇铸作业时，出水必须快，要快速充满大平面，需要特别注意的是，在浇铸初期阶段不得发生断流问题，避免出现冷隔气孔等各种不同类型缺陷，影响其性能和后期应用。

3.3 隔砂冷铁的合理应用

铁液凝固是一个漫长的过，因此，在具体铸造时，在的T型槽部位容易发生松动，这会对其质量造成直接影响，因为浇铸作业采用的为底返雨淋式，在细箱内设置了大量内浇道，这也就会导致大平面会长期都处于过热状态，这也就式T型槽松软情况会进一步加剧。为了的使上述问题得到解决，在下箱设计了隔砂铸铁冷铁，通过对其进行应用，实现对温度场的合理调节，从而缩短底部大面积凝固所需时长，让铁液可以快速结壳，这也就使采用的石墨化的膨胀效果的都进一步提高，达到补充收缩目的。通过对隔砂冷铁的应用，一方面减少了由于冷铁问题引起的气孔缺陷问题，另一方面也避免T型槽发生缩松问题。将采用的隔砂冷铁设计成锯齿形状，锯齿形状能够增加冷铁与砂接触面，从而使型砂附着力能够得到进一步提高，浇铸时，不会发生冲砂问题[7]。在实际铸造期间，第一次成型后，要翻转砂箱，然后摆放冷铁，在该过程中，要将间隙控制在2.0cm以内，第二次造型，完成造型后，直到浇铸时长一共约为24h，进行第二次造型时，要让隔砂层强度能够达到最大值，进而避免发生冲砂问题。对于隔砂冷铁的应用，为了确保其性能始终都处于最佳状态，能够满足应用需求，通常在应用到25次之后，就要对其性能观察，发现问题之后，要对其进行更换，一般来说，当应用达到30次之后，要强制更换。

4 提高大型工作台铸造质量的合理措施

4.1 预防气孔的合理措施

在大型平台铸造期间，外界环境、铸造工艺都会导致大型工作台出现气孔，特别在空气湿度较大环境中，出现气孔几率更大，这也就会对大型工作台质量造成不良影响，对于气孔预防可以通过以下措施实现：

通过对隔砂铁进行应用，避免由于处理冷铁表面不当，导致大型工作台出现大量气孔，而降低质量，影响其应用。

大型工作台涂刷含有氧化铁的涂料，为了确保涂料能够起到良好的保护作用，要涂抹两遍，涂抹必须要全面、均匀，不得出现漏涂、或者涂抹过厚等情况，通过涂抹含有氧化铁的涂料能够实现对氮气孔产生的抑制。

涂料涂抹完成之后，工作人员可以采用喷灯等不同工具对大平面型砂表面进行烘烤，通过烘烤方式去除掉水分，和箱后，可以采用两台热风机同时烘干铸型，为了确保大型工作台质量，要控制好烘烤时间，时间不得短于6h。进行浇铸作业时，应对将温度控制在1390～1400℃。针对浇铸三包要同时开展，缩短浇铸时长，避免由于浇铸时间过长，影响质量，一般来说，浇铸时长要控制在2min以内，包与包之间温差应对控制在10℃以内。特别是在浇铸初期，出水速度必须快，而且要保持持续，不得发展中断，以免台面出现冷隔问题，影响铸造大型工作台质量。

对于铸造作业中采用的孕育剂、浇包、增碳剂，为了使其作用能够得到充分发挥，必须要充分烘烤，确保足够干燥。对于加入的增碳剂氮的含量要控制在800PPm，而对于铸造作业总铁液中氮的含量则要控制在80～120PPm之间。

铸造作业时，型砂质量指标十分重要，灼烧量不得超过3%；采用低氮树脂，要将含氮量控制在的2.8%以内，而含水量则不大超过8.2%，加入树脂量要控制在1.0以内%。此外，在型芯上要多设置气眼，通过对这些气眼的应用，提高排气能力，避免由于气体过多而降低大型工作台质量。

4.2 解决工作台T型槽缩松的措施

在铸造工艺上，将隔砂冷铁设计在了的下箱大平面上，通过这种设计方式，能够提高型砂吸热能力，实现对温度场分布情况进行适当调整。

将多个油瓶冒口放置在上箱，通过这种设置方式，能够实现循序凝固，通过冒口实现液态补缩，从而起到保护工作台T型槽作用，使其质量能够得到进一步提高满足应用需求。

在确保机械性能能够满足应用需求基础上，尽量提高碳当量，其值要保持在3.8以上，从而使石墨化膨胀量能够得到进一步提高，达到减少缩孔缩松目的。

5 结语

加工大型龙门工作台尺寸大、重量大、整体结构较为特殊，因此，在铸造时会存在各种风险。在实际铸造期间，要加强对铸造工艺的探讨，采取合理工艺进行铸造，以铸造高质量的铸件。高质量的铸件能够赢取客户好评，提搞企业竞争力，使企业可以在激烈市场竞争中脱颖而出，取得成功。