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65吨高速冲床用飞轮、台盘消失模铸造工艺 赵清祯，宋甫，张家俊 （河北瑞欧消失模科技有限公司，河北 宁晋 055550） 摘要：本文所讲的飞轮、台盘是65吨高速冲床上使用。文章针对消失模铸造方式生产此类出口用高端铸件的难点，采用了一系列的工艺措施。通过合理设计浇道，减小白模密度，增加白模连续性，增加涂料强度抵抗铁水冲刷，加设保温明冒口，放置外冷铁，调节铁水成分等措施来避免相关缺陷。成功的铸造出化学成分、力学性能及产品质量完全满足技术要求的铸件，得到了国外客户的认可，同时也为今后消失模铸造方式生产此类铸件提供了很好的经验。 关键词：65吨高速冲床；飞轮；台盘；消失模铸造工艺 1 铸件简述及技术要求 飞轮是高速冲床上用于储存能量平衡负荷所用零件。最大外径?820mm，外圈厚度210mm，中间轮辐厚140mm，零件重量620Kg。手工切割白模，铸造毛坯件全加工，加工面上不得有明显的铸造缺陷，要求动平衡<50g。 台盘是高速冲床上用于冲床加紧的装置，最大轮廓尺寸为750mmX350mmX140mm，实际重量415Kg,铸造毛坯件需要全加工，其中大平面上要加工深度为20mm的加紧槽。 两个铸件的材质是HT300，属于高牌号灰铸铁大型厚壁铸件，是冲床上的重要组成部分，受力负载大，且连续运转冲压。要求内部组织致密，铸件需切开看，不得出现缩孔缩松。铸件重量和体积大，质量要求高，采用消失模铸造方式制造难度较大。在白区、黄区、黑区等方面需克服的难题较多。 2 铸造工艺方案 铸件的浇冒口设计如图1所示。加冷铁和冒口圈的操作如图2所示。
图1 铸造浇冒口设计
图2 加冷铁和冒口圈的操作 2.1 浇道的设计 这两个铸件体积大高度较高，均采用阶梯式浇注系统，目的保证铸件快速充型，冷却趋近于均匀，避免热量集中产生局部过热。 飞轮浇注系统尺寸：直浇道：1100×40×40mm；横浇道：800×40×40mm；内浇口：15×50×60mm(高) ×2。 台盘浇注系统尺寸：直浇道：1000×40×40mm；横浇道：300×40×40mm；内浇口：15×50×60mm(高) ×4。（注：冒口采用明冒口，直浇道加浇口杯高度要与冒口齐平。） 2.2 冒口的设计 铁液的收缩倾向较大，补缩成败是保障组织致密的重要因素，故采用明冒口。另一方面铸铁的冒口很难清理，因此要控制接触面积大小。否则即使补缩成功清理也是一个难题。 灰铁的冒口按照铸件实际重量的15%~20%计算。直径按照经验数值D=1.5倍的热节厚度或者是内切圆直径。针对这两个铸件，冒口颈的设计尤为重要，其涉及到补缩效果和后期清理成本问题，此冒口颈与铸件接触处宽60mm长300mm。变径高度为70mm，变径部分出现直角的需修成圆角过度。 3 飞轮和台盘的铸造 3.1 模样 为了保证铸件的整体尺寸和白模的强度，减小发气和积碳，白模选择19g/L的白模板切割模型，收缩率为1%， 加工量给到8mm。 在制作模型、浇道时，必须考虑泡沫连续性问题。泡沫连续性差，切割完成的泡沫珠粒之间存在缝隙，造成涂料渗入，加工后会出现夹渣缺陷。模型上在泡沫珠粒间隙大的部位涂抹修补膏，面积大的可以考虑使用贴报纸的方式。尤其是浇道部位，由于铁水流速高，如果白模连续性差，对涂层冲刷严重，故必须进行处理。 另外所有的浇注系统和模型出现的直角要打磨成圆角，直角处存在应力，此处涂料涂挂不好，涂层薄，强度低。浇注过程中此处容易破裂，塌箱和粘砂倾向大。 白模的浇冒口系统采用热胶粘接，在尽量少用胶的前提下保证粘接牢固，不得有批缝，防止涂料渗入造成夹渣。 3.2 涂料 这两个铸件浇注时间长，对浇注系统涂层内壁冲刷严重，涂料要保证足够高温强度。防止铁水在浇道内部流动过程中，涂层内壁部分涂料剥落，导致加工面上出现冲涂料的缺陷。 涂料透气性也是影响正常浇注以及铸件质量的重要指标。涂料透气性好，泡沫燃烧产生的气体能够及时排除型腔，浇注顺利，铁水流动阻力小。泡沫燃烧产生的黑烟和油状物质会通过涂层吸附到外面。 综上考虑，涂料采用瑞欧消失模公司涂料厂调配的RO-HT型号的涂料，其中为了提高高温强度和透气性，在涂料中添加3%硅溶胶和100目的石英粉15%。涂料具有低温高温强度好、透气性好、抗粘砂、环保等优点，完全满足生产使用要求。 由于铸件较大，涂料涂刷三遍，总厚度在2mm左右。烘干房温度在52~56℃，湿度小于20。第一遍和第二遍烘干时间至少8h，第三遍烘干时间大于12h，保证涂料干透。烘干过程中要避免磕碰，放置要考虑变形问题，飞轮水平放置，台盘较长采用侧立或直立放置。 3.3 造型 铸件最大轮廓尺寸为?820×210mm厚，为此我们选1200×1200×1400mm尺寸的砂箱造型，以保证吃砂量和铸件的质量。砂子采用20/40目的宝珠砂，具有透气性好，耐火度高，流动性好等优点。 这两个铸件结构简单，加砂逐层震实。此类厚大高牌号灰铁缩松倾向大，为了消除缩松，实现同时凝固，在埋箱过程中在铸件中上部位放置外冷铁，注意冷铁必须干燥、无锈，冷铁厚度为热节壁厚的2/3。操作时为防止冷铁在震实时候跑掉，要在层砂紧实后再扒开砂子放置冷铁。加砂子到冒口根部时，放置铁圈，铁圈直径比冒口直径大100mm，在铁圈和冒口中间填实保温材料，保温材料提前混制，混制方法用煤灰加5%钠基膨润土再加15%的水玻璃，填入铁圈内，捣实后，扎眼用二氧化碳吹干形成强度。以加设冷铁和保温明冒口的形式实现材质致密。然后覆膜，加盖砂等待浇注[1]。 3.4 熔炼和浇注 熔炼HT300牌号铁水，为保证材质及力学性能，选用较低的碳当量，详细设计成分见表1，采用75SiFe孕育，出铁槽孕育0.6%，浇注随流孕育0.1%。出炉温度1480~1490℃，浇注温度1420~1430℃。 表1 铸件化学成分要求
浇注过程中不得断流，小铁流认流打开浇道后，则稳步加快速浇注，快速充型。铁水进入浇道后，马上用割枪点通冒口，开通上排气通道。浇注完毕后，稍等20s，在冒口处补加铁液。冒口处撒上保温剂并覆盖硅酸铝板保温。 4 翻箱清理 铸件翻箱清理之后的照片如图3和图4所示。
图3 铸件翻箱后的照片
图4 铸件抛丸清理照片 5 总结 铸件加工后加工面上无缺陷，经过切开后内部无缩松缩孔夹脏等缺陷，成功铸造出这两个铸件。 消失模铸造工艺的成败要全面考虑，从来不是那么简单。铸件要求，铸造工艺，铸件材质，人为操作，物料，环境，经验等等因素都会影响铸件的质量，并且各个环节相扣。唯有深入掌握消失模所有环节的内容，才能够生产出合格铸件，任何一个环节有纰漏，就会出现质量问题。 参考文献 [1] 李增民．消失模铸造的适应条件及缺陷解决的适用对策[EB/OL]．百铸网http://www. baizhuwang. com/news/show-12211.html，2014-08-25
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