铸钢长杆件铸造工艺的应用开发

铸钢长杆件铸造工艺的应用开发

金莎莎

天津达祥精密有限公司 天津 301700

摘要：在铸钢的过程中，铸钢长杆件的铸件品质非常容易受到影响，因为铸钢长杆件比较容易发生变形现象。经过一型多件的组芯、加强筋、烧冒系统，还有在之后的工序中运用特别措施，这些综合工艺应用开发，可以使铸钢长杆件立柱在第一次生产中，就符合内外品质验收标准，并且整个工艺过程能够与现有的工装器具，以及生产设备相匹配，提升铸件品质，以及生产效益。

关键词：铸钢长杆件；铸造工艺；工艺开发

前言：在某新上项目中，铸钢立柱是这一项目炉体的支承柱体。这个柱体的长度特别长，属于典型的大型杆状件，同时项目需求量特别大，所给的时间又比较短，还要求铸件一定要按期完成交货。以往还没有类似的铸件生产作为参考，也没有试制的前期安排。这就要求，立柱的铸造工艺设计，一方面要开发应用新工艺，另一方面要一次性取得成功，对于工艺设计开发是一个挑战。

1.立柱的铸造工艺特点

立柱的总长度通常都比较长，壁厚又不是很均匀，在制造过程中，非常容易出现纵向翘曲变形的现象。受立柱结构特点，还有其试用性质的影响，立柱的外在变形情况一定要得到控制，其内在品质也一定要得到有效保证。一般情况下采取的办法有：首先先做一个实样，然后再辅助加以浇冒口，最后完成造型浇注就可以了。但是，较长的杆状件表面没有必要进行加工，沿纵向的翘曲变形又很难被避免，也没有办法定量描述长杆件的变形程度，还有变形趋势。因此，通过加工量和反变形量辅以实样来调整铸件变形，这一办法是很难实现的。再者说，大型的木质实样，在制作工艺上比较复杂，同时也很难保证其强度和刚度，特别是在生产环节中，木质实样特别容易受到损坏产生变形，木质材料的品质也很难得到保证。再来说金属模样，受生产数量、工期还有成本等诸多因素的影响，金属模样基本上是不可能用来做试用的。

因此，在铸钢长杆件的铸造过程中，要将“防变形”作为铸造工艺的突破口，开发工艺方法要保证铸件的形位和精度，这样的工艺方法才是立柱工艺应用开发能够取得成功的关键。

2.立柱的工艺设计

2.1工艺方案

通常情况下，一型多件及组芯，是立柱铸造生产最佳的制样造型方案。为了控制立柱在铸造过程中容易产生变形这一问题，可以以立柱的大平面作为分箱面，以向上的大面作为浇注位置。在大面的正面设明冒口，间隔分布，侧面设横内浇道，均衡分设，底端设加强筋，间隔设置，这样在凝固冷却的时候就可以形成一个立体的防变形结构，另外如果再加上之后的清理工序，效果就会更好。通过上述的操作，不仅可以控制立柱变形，还可以使立柱外皮模样的结构制作，还有性能更加简便，更加可靠。通过这样切实可行的立柱铸造工艺，势必可以从根本上保证立柱铸件的品质。

大型铸钢件的壁厚，通常情况下都比较大。在凝固过程中，液态收缩，还有凝固收缩值也比较大，所以可以使用冷铁，因为仅靠冒口，一般情况下是不能充分补缩铸件的。冷铁在铸型过程中，通常有内外两种位置，其中，一种砂型表面设置的，属于外冷铁；另外一种铸件热节部位的型腔之中设置的，属于内冷铁。应该根据生产设计经验，在实际进行冷铁设计的过程中，调整冷铁布置的方式，还有相应的尺寸参数，目的是更加有效地满足铸造工艺的有关要求。在生产制造过程中，要充分理解各个环节的工艺思路，将每个环节的要点和细节都有针对性地把控好，就可以在生产环节中保证铸件品质。同时，如果还能利用好目前已有的砂箱器具等，就可以优化开发工艺，保证产品品质。

2.2浇注位置及冒口的设计

通常情况下，普通铸钢件的冒口尺寸可以通过计算得出，采用的是普通模数法，取冒口模数Mr=（1.1—1.2）Mc（铸件模数），并由补缩效率来进行验证（η=14%—20%）。为了大型铸钢件的质量能够得到保证，通常要将Mr取到最大值，但是这样做有一个弊端，就是浪费会比较大。大型铸钢件一般情况下，生产的数量都比较少，在制作冒口的过程中需要花费大量的时间，还有材料。因此，铸造厂可以将冒口的尺寸尽量系列化、标准化，使冒口模型的使用价值得到充分的发挥，不仅能够在一定程度上节约工时，还可以节约大量的人力还有物力。最合适的浇注位置应该是大平面向上，且以该大平面作为分型面。这样既方便组芯造型，又有利于保障产品的外观和品质。

2.3浇注系统的设计

为了保证在浇注过程中，钢液充型能够顺畅平稳，并且有效。首先，可以在已经选定的浇注位置上，在立柱大端一侧的后面设置直浇道；其次，在铸件外侧，还有相邻的铸件之间设置横浇道。横浇道可以沿着长度方向，从立柱的大端，铸件伸向立柱小端。铸件侧面的横浇道，由横浇道模样造型制出，横浇道可以通过砂芯，从铸件之间被带出。

在每条横浇道上，还需要设置内浇道，内浇道与横浇道液流反向连通型腔，两个铸件之间的内浇道，也是由砂芯带出。横内浇道交错均布，可以减缓，甚至是防止铸件在凝固和冷却的过程中，因为铸造应力变化等因素的影响，随之而产生的变形，可以保证铸件的品质。

2.4加强筋的特别设计

在已经确定的浇注位置下，除了上述的浇冒系统以外，在立柱纵向垂直的方向上，还有立柱筋板的末端，需要均匀设置横向加强筋。两侧立柱截面底端，与这条加强筋相互搭接，这层特别设置的加强筋，在铸件进行凝固和冷却时，可以和浇冒口还有整个砂型相复合。这一特殊的设置可以在铸件凝固和冷却的时候，形成一个空间措施，防止铸件纵横变形。

2.5清理及热处理工序的特别措施

如果将控制铸件变形作为铸钢长杆件铸造工艺的重点，还需要在进行热处理之前，将直浇道，还有邻近直浇道的横浇道去除掉，然后剩余的加强筋、内浇道，还有横浇道，要在热处理完成以后，再行去除。

3.生产过程及结果验证

通过上述的铸钢长杆件铸造工艺，将其应用于实际的铸造过程中，在第一次进行浇铸生产的时候，就实现了立柱铸钢件的尺寸准确、外观光洁、平整，并且规则。同时，长杆件的内在品质也很好，完全符合质检部门的质检要求，同时也符合用料厂商的有关要求。

结语：综上所述，对于特别长的铸钢长杆件，采用一型多件的组芯工艺，再设置加强筋，同时合理设置浇注系统，还有整体热处理的工艺方法，可以有效防止铸件发生变形，同时保证铸件品质，是一个非常有效的途径。一型多件的组芯工艺，可以提高铸钢长杆件的综合品质，是开发和整合新产品生产要素的好方法。

参考文献：

[1]杨遵道,刘建富.铸钢长杆件铸造工艺的应用开发[J].铸造技术,2017,38(06):1490-1492.

[2] 杨遵道.铸钢件冒口离开热节位置的应用研究 [J].铸造技术，2013，34（02）：200-202.