磁轭铸件粘砂、缩孔缺陷的防止与改进

在实际生产中，磁轭铸钢件的厚壁部位、转角部位，以及砂芯孔或狭长部分，由于钢液的高温浸蚀作用，易产生粘砂缺陷，使铸件清砂困难，增加原材料消耗，表面质量差，生产成本低。 针对厚壁铸件的结构特点，改进工艺措施，消除了铸件粘砂缺陷，提高了铸件的工艺出品率。

    江西省新余冶金设备制造有限责任公司铸造厂生产的一种磁轭铸件为发电机上的重要零部件，属“圆柱形” 结构。铸件毛重约1450kg ，材质为ZG270 —500 。技术要求表面光洁，无粘砂、夹渣、缩孔、缩松和气孔等铸造缺陷。

    1. 铸件改进前工艺

    图1 所示为铸件改进前的工艺，内浇口分两道阶梯引入钢液，将铸件木模加高550 ～600 mm，直接带出冒口，冒口外径与铸型相同，冒口钢液重约850 ～900kg 。铸型的底部均匀设置δ≥80mm 厚的外冷铁，内圈设置一圈内冷铁。中间砂芯用石灰石砂制作，并刷一遍涂料。采用“快- 慢” 的浇注方法，浇注结束时浇包剩余钢液从冒口处注入铸件型腔内。

    2. 工艺改进前的实施效果

    ( 1) 由于铸件四周的壁厚较大，在钢液长时间的高温浸蚀作用下，􊚼170mm 中心孔被烧结死。
    ( 2) 冒口属“直筒形”，补缩效果差，而铸型激冷能力又差，切割冒口后，在铸件顶部200 ～300mm 处以上部位存在大面积的缩孔。   
    ( 3) 由于石灰石砂发气量大，且铸型排气性差，铸型和砂芯产生的气体无法顺利排出，因而会导致铸件内壁和顶、侧面存在大量气孔。
    ( 4) 铸件表面存在粘砂和胀箱现象，造成清理非常困难，补焊量较大，消耗原材料多，生产成本高。

    3. 铸件改进后工艺

    图2 所示为铸件改进后的工艺，主要采取以下工艺措施：

    ( 1) 内浇道分两层阶梯引入钢液，上层内浇道直接从冒口处引入，上下两层内浇道距离约为300mm。
    ( 2) 铸型底部和侧面四周均匀设置厚度δ≥100 mm的高碳钢外冷铁。铸型和外冷铁均匀涂刷耐高温涂料。在铸型内部距中间砂芯30mm处，设置一圈用δ< 10 mm中板边做的内冷铁，且内冷铁距铸件顶部150 ～200mm,并在内冷铁的底部100mm 左右，用8 mm 圆钢焊接在底部中板边上，以加大底部内冷铁的厚度。
    ( 3) 中间砂芯用石灰石砂制作，并刷两遍涂料。砂芯顶部冒口处设置一圈补贴，砂芯中部开出􊚼30mm 的排气孔，并通至型腔外。砂箱底部用干砂填成，在干砂床上开出“十字形” 排气道，并与砂芯中部排气孔相通，以形成完整的排气系统。
    ( 4) 将木模加高350 ～400mm 做成冒口，冒口钢液重约550 ～600kg ，并在冒口顶部四周扩大80mm 以上,做成上大下小呈倒“八字形” 冒口，以充分提高冒口的补缩能力。
    ( 5) 浇注采用“快- 慢- 快” 的工艺方法，出钢温度控制在1550 ℃ 以下，钢液倒入浇包后静定3 ～5min后，低温浇注。
    ( 6) 分两次浇注铸件，当钢液上升到冒口高度2/ 3左右时停止浇注，并加入保护渣，不停地捣冒口。间隔20 ～30min 后再用高温钢液补浇冒口，浇注完后再捣冒口30min 以上。
    ( 7) 浇注结束后，铸件保温8h 左右，吊开盖箱和铸件上部，让铸件底部暴露在空气中急冷，以利于铸件底部先凝固，达到顺序凝固的目的。

    4. 工艺改进后的实施效果

    ( 1) 清理后的铸件表面质量良好，没有发现胀砂、夹砂、夹渣、气孔和粘砂等铸造缺陷。
    ( 2) 中间砂芯完好无损，没有任何粘结现象，清砂后不需做任何修复工作。
    ( 3) 冒口切割后没有出现缩孔、缩松现象，铸件组织致密。
    ( 4) 铸件经机械加工后，没有发现气孔、砂眼、夹渣和裂纹等铸造缺陷。

    5. 结语

    经上述工艺改进后，没有出现任何铸造缺陷，铸件质量得到了提高，降低了生产成本。由于冒口尺寸的减少，所以每个铸件产品可节省钢液300kg 以上，产品清理后不需进行任何修复，节省了大量的修补费用。此磁轭铸件工艺措施的改进，特别是中间砂芯排气孔和底部“十字形” 排气道的设置，内、外冷铁的配合使用，以及顶部冒口的形状扩大等工艺措施的应用，不但提高产品质量，降低了生产成本，而且取得显著的经济效益，为同类产品的生产提供了一个很好的范例。

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