解决支架类铸钢件气缩孔问题的工艺措施

ＮＯＶ．２００８　铸造ＶＯＩ．５７　ＮＯ．１１　ＦＯ　ＲＹ　解决支架类铸钢件气缩孔问题的工艺措施　闰静　（陕西汽车集团有限责任公司，陕西宝鸡７２２４０８）　摘要：支架类铸钢件在生产过程中存在气缩孔和呛火，且工艺出品率低，芯子成本高。通过调整浇注系统，合理放置　冒口和布置型板，不仅解决了支架类铸钢件的气缩孔和呛火问题，而且将工艺出品率提高了１９％。通过重新设计２　芯子　的工艺，将原来的自硬砂芯改为油砂芯，节约了芯子成本。　关键词：支架；浇注系统；气缩孔；呛火；工艺出品率；自硬砂芯；油砂芯　中图分类号：ＴＧ２４４＋．４文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—４９７７（２００８）ｌｌ一１２１７—０３　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｂｌｏｗｈｏｌｅ　Ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ｉｎ　Ｃａｓｔ　ＳｔｅｅＩ　Ｂｒａｃｋｅｔ　ＹＡＮ　Ｊｉｎｇ　（Ｓｈａａｎｘｉ　Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｏｊｉ　７２２４０８，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｂｌｏｗｈｏｌｅ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｏｆｔｅｎ　ｏｃｃｕｒｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｓｔ　ｓｔｅｅｌ　ｂｒａｃｋｅｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｙｉｅｌｄ　ｉｓ　ｌｏｗ，ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｃｏｓｔ　ｉＳ　ｈｉｇｈ．Ｂｙ　ａｄｊｕｓｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｇａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｎａｍｅｌｙ，　ｏｐｔｉｍ　ｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｉｓｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｌｄ　ｐｌａｔｅ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ　ｂｌｏｗｈｏｌｅ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ　ａｎｄ　ｂｏｉｌｉｎｇ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｗｅｒｅ　ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｙｉｅｌｄ　ｈａｄ　ａ　１　９％ｉｎｃｒｅａｓｅ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｃｏｓｔ　ｗａｓ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　Ｎｏ．２　ｃｏｒｅ　ａｎｄ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｏ—ｂａｋｅ　ｓａｎｄ　ｃｏｒｅ　ｔｏ　ｏｉｌ　ｓａｎｄ　ｃｏｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｒａｃｋｅｔ；ｇａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；ｂｌｏｗｈｏｌｅ　ｓｈｒｉｎｋａｇｅ；ｂｏｉｌｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｙｉｅｌｄ；ｎｏ—ｂａｋｅ　ｓａｎｄ　ｃｏｒｅ；　ｏｉＩ　ｓａｎｄ　ｃｏｒｅ　我公司生产的铸钢件中，有很多前簧左、右前支架　类铸钢件，这类铸钢件主要安装在车的悬架系统上，开　１存在的问题　档部位与板簧连接，孔位置受力较大，因此铸件中不允　１．１气缩孔和呛火缺陷　许存在铸造缺陷。前簧左前支架单重１７　ｋｇ，材质为　这种前簧左前支架类铸钢件采用的是湿型砂造型，　ＺＧ３１０．５７０。图１为其铸件图。前簧右前支架单重ｌ５　ｋｇ，　Ｉ＃Ａ和ｌ　芯子为油砂芯，２　芯子为自硬砂芯。后面开　材质为ＺＧ３　ｌ　０．５７０。其铸件图与前簧左前支架相比，只　档部位采用顶冒口Ａ补缩，前面拐脖（￣ｐｑｂ６０　ｍｎｌ、高　是少了　６０　ｍｍ、高９０　ｍｍ的圆柱结构。下面主要以前　９０　ｍｍ的圆柱）和　３５　ｍｍ、高７７　Ｅｌｍ的圆柱用顶冒口　簧左前支架为例，进行阐述。　Ｂ进行补缩，如图２所示。上下两个　３０　ｍｍ孔和　４一Ｍ１４￣Ｌ均放置了　２０　ｍｍ和４８　ｍｍ的内冷铁。铸件　在加工上下两个（／）３０　ｍｍ：ｆＬ和４．Ｍ１４：￣Ｌ时存在严重的　气孑Ｌ缺陷，并且在加工　５５　ｍｍ圆棋子和方棋子内表　面时都存在气缩孑Ｌ，有时棋子中心部位都是空的，会　出现一个空壳。型板上的浇注系统采用如图３所示的　从两头通过冒口进钢液，如图２所示的部位，此部位　壁厚为６．５　ｍｍ，经常会出现呛火和冷隔现象。　１．２自硬砂芯子成本问题　前簧左前支架的２　芯原来是一整体盖芯，由于芯　子较肥大厚实且捣砂面不是一个平面，制完芯后，放　图１前簧左前支架铸件图　置较困难，因此采用自硬砂制芯，单重为８．５　ｋｇ，成　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｄｒａｗｉｎｇ　ｏｆｔｈｅ　ｒｆｏｎｔ　ｓｐｒｉｎｇ’ｓ　ｌｅｆｔ　ａｎｔｅｒｉｏｒ　ｂｒａｃｋｅｔ　ｃａｓｔｉｎｇ　本高。　收稿日期：２００８—０６—１３收到初稿，２００８—０８—０１收到修改稿。　作者简介：闫静（１９７９一），女，陕西人．助理工程师，主要从事铸造工艺设计工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｊｉｎｇ０４ｌ１＠ｓｏｈｕｔｏｍ　ＮＯＶ．２００８　ＦＯＵＮＤＲＹ　ＶＯＩ．５７　Ｎ０．１　１　白Ｉ＿　Ｉｌｊ　支架共有３种，每年大约按２万件计算，那么每年需２　芯子的重量为１２４　ｔ，每吨自硬砂成本为１　０８０元／ｔ，那　么每年消耗在这两种支架上总的自硬砂成本为１８．３６万　元。因为芯子成本太高，且由于自硬砂的发气量比油　］　，，　．ｆ　：子／　７（６９）　Ｉ　ｃ　９ｏ　迎　¨　『／　｝　：火部位１　６　５　－　圜　、———　　导Ｊ　　】一７６（８０）　一　砂大，所以用油砂代替自硬砂的方案迫在眉睫。　２。３工艺出品率问题分析　由于每型布置的件数较少，且冒口尺寸大，因此　少方向　。　＿　冒口Ａ　‘Ｊ　目　匣　牛豳１　１　１２０　６３（５　　１Ａ芯子　扯　、ｌ　Ｂ芯子　一；－１　ｉ—　２９（２５）　８２（９０ｌ　３２（２８）　Ａ　２３６　网２原来的Ｔ艺图　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｆｏｒｍｅｒ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｒａｗｉｎｇ　图３原来的模板布置图　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｆｏｒｍｅｒ　ｍｏｌｄ　ｐｌａｔｅ’Ｓ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｐｌａｎ　１．３工艺出品率和外观质量　前簧左前支架采用３　模板（１　２００　ｍｍｘ８００　ｍｍ），　每型３件。由于原来的工艺均采用顶冒口Ａ和Ｂ补缩，　且冒口尺寸较大，每箱需钢液１２８　ｋｇ，工艺出品率只　有４０％。开档处的冒ＨＡ直接放在４个棋子中间的板上，　由于离棋子太近，给气割操作带来很大不便，而且是　顶冒口，切割余量较大，外观质量较差。　２原因分析　２．１气缩孔和呛火缺陷分析　由于前簧左前支架均采用顶冒口Ａ和顶冒口Ｂ补　缩，且浇注系统采用从两头的顶冒口进钢液，由于第　一股钢液一般都会卷入较多气体，虽然冒口顶部会扎　排气孑Ｌ，但是夹杂的气体较多，无法及时排出去，会　堆积在底部，因此在铸件的最低处即方棋子处就会出　现严重的气缩孔问题；由于上箱圆棋子是顶冒口补　缩，热节在冒口与铸件相接触的部位，也是最后凝固　的部位，缩孑Ｌ一般都出现在最后凝固的部位…，因此　上箱的圆棋子加工后内部也存在气缩孔；另外由于第　一股钢液温度降低比较快，且铸件下箱大平面的壁厚　只有６．５　ｍｍ，比较薄，因此在第一股钢液的交汇处　就会出现因气体和钢液温度低的原因而造成的呛火　现象。　２．２芯子成本问题分析　前簧左前支架每年的需求量较大，这种前簧左前　工艺出品率低。　３工艺改进　３．１　解决气缩孔和呛火缺陷的工艺措施　这种支架是低碳钢，凝固方式为逐层凝固【ｌＪ，凝固　原则为顺序凝同翻。为了解决气缩孑Ｌ和呛火缺陷，我们　调整了工艺和浇注系统，见图４。去掉下箱方棋子和上　箱四个小棋子中的内冷铁，用侧冒口Ｇ补缩，并引了　一条底注式浇道，而且在Ｉ＃Ａ芯子中设置了一个小冒　口，用于补缩下箱的方棋子，在上箱４个小棋子上加上　四个小的出气胃口Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ，可以将四个小棋子中　，　Ａ　的气体排出去。用底注式浇道可以将卷入下箱型内的　部分气体通过侧胃口Ｇ排出去。　，＿Ｂ誊于／冒ｒＩＢ　—　１　３０　１　璧　冒口Ｅ　）　冒口Ｆ　ｍ气冒口Ｄ　图４调整后的工艺图　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ａｄｊｕｓｔｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｄｒａｗｉｎｇ　调整后的模板布置如图５。采用从侧冒口Ｇ直接进　钢液的方法进行浇注。这种浇注方式不仅可以提高模板　的利用率，每型布置四件，而且还可以将卷入的气体排　到前面的顶冒口Ｂ中，这样钢液中的气体就可以通过三　个渠道排出，侧冒口Ｇ、顶冒口Ｂ和四个小的出气冒口　∈　　ｉＨ１　Ｈ１　Ｉ　Ｉ　。　　ｌ图５调整后的模板布置图　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ａｄｊｕｓｔｅｄ　ｍｏｌｄ　ｐｌａｔｅ’Ｓ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｐｌａｎ　（下转第１２２０页）　Ｎｏｖ．２００８　ＦＯＵＮＤＲＹ　ＶＯＩ．５７　Ｎ０．１　１　料，未透烧的高铝矾土熟料耐火度和致密度较低，不能　够用作炉衬材料，使用的硼酸或硼酐应干净，无结块。　合理的粒度配比可获得最大的打结密度和最好的耐火　免因出现粘渣而损坏炉衬，降低中频感应电炉的炉龄。　４使用和维护　中频感应电炉在使用中需要注意以下几个问题：　①在装料过程中，为了防止将炉衬碰坏，要避免直接将　较重的炉料投入炉内，在装大块炉料前，应在炉底装一　些较小炉料；②在炉料熔化过程中要勤观察，避免棚料　和卡料；③若控制柜出现较严重故障或停电，应及时将　金属料或金属液倒出，防止发生炉内金属整体凝结；④　度，经多次试验优化获得的最佳炉料粒度配比如表１。　表１高铝矾土炉衬材料的粒度配比　Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｇｒａｎｕｌａｒｉｔｙ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ａｌｕｍｉｎａ　ｂａｕｘｉｔｅ　在打结炉衬之前，首先用磁铁除去炉衬材料中的　铁质物，以防止炉衬被击穿，再除去其他杂质。打结　炉衬时，先将绝缘材料和保温材料铺好，然后打坩埚　底部，打完坩埚底部后，将金属炉胎放入感应器中，　如果炉子不是连续使用，在一次使用完之后，要在炉内　加人一些金属料，防止因快速冷却造成炉衬裂纹。　５结论　用同一个中频炉熔炼灰铁、合金铸铁、高速钢、　半钢等多种材料时，选用高铝矾土作炉衬材料，可有　效提高炉衬寿命；打结时，将炉衬材料进行精选，捣　打结实，严格遵循烘炉工艺；合理使用和维护炉衬。　在金属炉胎中放入铁块压稳，在石棉筒和炉胎之间填　入配好的炉衬材料并逐层捣打。打结时用力要均匀，　以做到紧实致密。　３炉衬烧结工艺　合理的烧结工艺可以使炉衬材料形成致密的坩埚，　通过上述措施，可以使轧辊生产用中频感应电炉的炉　龄延长到１２０炉以上。　参考文献：　［１］李恩琪铸造用感应电炉［Ｍ】．北京：机械工业出版社，１９９７　１８１—３ｌ６．　延长炉衬的使用寿命。高铝矾土在烧结过程中没有晶　型转变，体积稳定性好，烘炉时可以实现短时快速升　温，烘炉时间比石英炉衬短。烘炉时，在５００℃温度　下保温一段时问后，可快速将炉温升至金属材料的熔　化温度，进行金属材料的熔化和保温。低温烘炉对于　［２］李景仁．高铝矾土感应炉坩埚的致密化烧结［Ｊ］．铸造，１９９１（３）　３７—３９．　［３］杨森．高铝矾土熟料在中频感应炉中的应用及提高寿命的措施ｆＪ】　工业加热，２００３（３）：５０—５２．　提高炉衬寿命非常重要，因为通过低温烘烤可以使筑　炉时的水分充分排出，避免高温时因水汽快速排出而　出现裂纹。在烧结炉衬的过程中还应该注意造渣，避　＋－＋。＋“＋一＋一＋　＋　。＋～　—’卜”＋　＋　＋　＋－＋“＋。—＋一。—＋一　＋　＋　＋　＋　＋（编辑：刘冬梅，ｌｄｍ＠ｆｏｕｎｄｒｙｗｏｒｌｄ．ｃｏｍ）　一＋一＋一＋　＋　＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－十一十－＋－＋＊＋－＋－＋－＋－＋・　一—　卜　＋　＋　＋　＋　＋（上接第１２１８页）Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ。这样就可以减少型内的气　Ｆ，调整后的浇冒口重量为１１５　ｋｇ，工艺出品率为５９％，　比原来提高了１９％。通过侧冒口ＧＳＦ缩，既方便了气割　操作，也减小了切割余量，更使外观质量得到了明显　的改善。　体，从而减少气缩孔问题的发生。这种浇注方式进型腔　的钢液只有一注，也就不存在两股钢液不融合的冷隔缺　陷，同时由于气体较少，也就杜绝了呛火现象的发生。　３。２解决芯子成本问题的工艺措施　为了解决　芷：子成本高的问题，我们将２　子分成两　个芯子，即２　子和３　子，共重７．２　。由于刮砂面是　平面，所以可以用油砂代替自硬砂。每吨油砂成本价格　为４５Ｏ元／ｔ，每年成本为６．４８万元，每年可节约成本１１．８８　４结论　（１）通过改变浇注系统和冒口位置，使得型腔内　的气体得到了排除，从而解决了棋子气缩孔问题和呛　火现象。具体改变包括：改变顶冒口Ｂ的形状和尺寸、　去掉顶冒口Ａ、增加侧冒口Ｇ；并通过有效的模板布　万元。由于自硬砂：　子必须固化后，才可以脱模，因　此，制一个自硬砂芯子需要１２　ｍｉｎ，而制两个油砂芯子　需要３　ａｉｒｎ。虽然油砂芯需要烘烤，要消耗电费，但是　置，使得工艺出品率比原来提高了１９％。　（２）通过将２　芯子一剖为二，使得原来的自硬砂　芯可以用油砂代替，节约了芯子成本。　参考文献：　【１］１　刘喜俊铸造工艺学［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９９．　［２】铸造工程师手册编写组．铸造工程师手册［Ｍ】．北京：机械工业出　版社，ｌ９９７，　计算出来，自硬砂和油砂在这个方面的成本基本上是相　等的，因此这部分成本消耗可以忽略不计。　３．３提高工艺出品率的工艺措施　我们将拐脖处胃口Ｂ的尺寸和形状均进行了调整，　调整后的冒口比原来减小了很多，同时减少了横浇道　和内浇道，去掉了顶胃口Ａ，增加了侧冒口Ｇ，侧冒口　Ｇ的尺寸减小了很多，增加了４个出气冒口ｃ、Ｄ、Ｅ、　（编辑：潘继勇，ｐｊｙ＠ｆｏｕｎｄｒｙｗｏｒｌｄ．ｃｏｍ）