冷筋在消失模鑄造鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

秦國(guó)治，彭 云，馮瑞敏，宋志強(qiáng)

（中原總機(jī)石油設(shè)備有限公司，河南 濮陽(yáng) 457001）

消失模鑄造由于采用負(fù)壓干砂造型，在抽負(fù)壓的情況下，冷卻速度高于普通砂型鑄造，但負(fù)壓一旦去掉，由于型砂保溫性能高，散熱速度慢，鑄件的冷卻速度降低，對(duì)于壁厚較大的鑄鋼件，負(fù)壓去掉的時(shí)間凝固尚未結(jié)束，砂子高的保溫性能造成鑄件的縮孔、縮松出現(xiàn)機(jī)率增加，鑄件晶粒較粗大，鑄件的工藝出品率降低。為了解決縮孔與縮松及晶粒粗大的缺陷，提高工藝出品率，需要采取工藝措施調(diào)整鑄件的冷卻速度。根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)，經(jīng)常采用的工藝措施包括下內(nèi)、外冷鐵、調(diào)整澆冒口的位置與澆注溫度，但是有時(shí)并不理想。為此我們?cè)诔浞址治鲨T鋼件的冷卻特性基礎(chǔ)上，在鑄件上合理放置工藝?yán)浣睿{(diào)整鑄件的冷卻順序，提高冒口的補(bǔ)縮效率，在確保鑄件的工藝出品率合適的情況下生產(chǎn)出無(wú)缺陷鑄件。

1 鑄鋼件冒口離開熱節(jié)動(dòng)態(tài)順序凝固

鑄鋼件鑄件補(bǔ)縮工藝的制定一般都遵循順序凝固原則而采用工藝措施，保證鑄件結(jié)構(gòu)上各部分按遠(yuǎn)離冒口部分先凝固，靠近冒口部分后凝固，冒口最后凝固的順序進(jìn)行，以便在鑄件中建立一個(gè)從遠(yuǎn)離冒口的部分到冒口之間遞增的溫度梯度。為此，強(qiáng)調(diào)冒口要放在鑄件的幾何熱節(jié)上，冒口要足夠大，保證冒口晚于鑄件凝固，并能提供足夠鑄件補(bǔ)縮需要的金屬液量，形成朝向冒口的補(bǔ)縮通道。按此原則設(shè)計(jì)的冒口，能夠生產(chǎn)出合格的鑄件，但是經(jīng)常出現(xiàn)冒口根部冒口根部縮孔、縮松、熱裂、晶粒粗大及偏析等缺陷，同時(shí)鑄造的工藝出品率低，鑄件生產(chǎn)成本增加。為此在鑄鋼件均衡凝固工藝設(shè)計(jì)中，提出了鑄鋼件冒口離開熱節(jié)動(dòng)態(tài)順序凝固的工藝設(shè)計(jì)理論。

動(dòng)態(tài)順序凝固是指冒口不放在鑄件的幾何熱節(jié)上，而是放在離開鑄件幾何熱節(jié)的次熱節(jié)處，利用冒口與鑄件次熱節(jié)形成的接觸熱節(jié)大于鑄件的幾何熱節(jié)并晚于鑄件的幾何熱節(jié)凝固的特性，實(shí)現(xiàn)鑄件遠(yuǎn)離冒口的部分和幾何熱節(jié)先凝固，次熱節(jié)和冒口后凝固的凝固順序。基于以上鑄鋼件的冒口設(shè)計(jì)原理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鑄鋼件的工藝結(jié)構(gòu)與消失模鑄造造型的工藝特點(diǎn)及型砂的冷卻特點(diǎn)，我們提出了在消失模鑄造鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)中合理使用冷筋技術(shù)，調(diào)整鑄件的冷卻順序與冷卻時(shí)間，提高工藝出品率、減少縮孔、縮松等缺陷的出現(xiàn)機(jī)率，提高鑄件質(zhì)量的方案。

2 消失模鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)中冷筋的設(shè)計(jì)原則

消失模鑄造鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)冷筋的原則是：

1）厚大鑄鋼件為了提高工藝出品率，以提高冷卻速度，調(diào)整凝固順序、減小冒口尺寸為目的可以設(shè)置冷筋。

2）復(fù)雜零件多個(gè)壁厚變化點(diǎn)，不便于靠冒口補(bǔ)縮的部位可以設(shè)置冷筋。

3）消失模鑄造設(shè)置冷筋不得影響型砂的振動(dòng)緊實(shí)。

4）消失模冷筋要方便去除或允許保留。

3 應(yīng)用實(shí)例

圖1是一煤機(jī)鑄窩的工藝圖樣，采用明澆工藝，澆冒合一。由于尺寸較大，各項(xiàng)補(bǔ)縮容易不到位造成內(nèi)部縮孔與縮松缺陷，采用多冒口工藝出品率降低、并不能徹底解決縮孔縮松缺陷，為此我們?cè)诜治隽苏w結(jié)構(gòu)后，根據(jù)零件特點(diǎn)設(shè)計(jì)了局部冷筋，通過(guò)冷筋調(diào)整冷卻順序，以期解決了冒口縮松縮孔缺陷。具體工藝參數(shù)如下：

鑄件最大尺寸 500×300×100（mm）；

冒口尺寸 φ140×300（mm）；

冷筋尺寸 200×100×10（mm）三道。

圖1 煤機(jī)鑄窩工藝圖樣

通過(guò)采用以上工藝，生產(chǎn)的鑄窩鑄件縮孔與縮松缺陷得到了控制，工藝出品率達(dá)到80%以上。

4 結(jié)論

消失模鑄造由于其造型靈活性的特點(diǎn)，在鑄鋼件工藝設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)設(shè)計(jì)鑄筋的方法調(diào)整鑄件的冷卻順序，以最大限度的減少冒口尺寸與數(shù)量，提高工藝出品率。同時(shí)可以通過(guò)設(shè)計(jì)鑄筋調(diào)整局部冷卻順序解決局部縮孔與縮松及晶粒粗大缺陷。