复杂箱体铸件低压铸造工艺改进■郑朋飞，周正海 摘要：针对铸件在低压铸造过程中产生的气孔、缩松等情况，通过对原工艺的缺点分析，针对其缺点以及铸件特点提出了新的设计方案，成功解决了铸件气孔及缩松等缺陷，生产出满足使用要求的优质铸件。 关键词：复杂箱体；低压铸造；工艺方案；缩松；气孔；解决措施 机壳是我公司受某研究所委托生产的一个箱体类铸件，材质为ZL205A，铸件重60kg，轮廓尺寸670mm×620mm×263mm，铸件结构如图1所示。该铸件结构复杂，壁厚尺寸相差大（最大壁厚为50mm，最小壁厚为6mm）。铸件设计要求高，要求气密、水密，需在约150kPa气压下进行气密试验，保证在恶劣环境下长期工作不能漏气、漏水，因此内部质量要求很高，要求进行X射线无损检测，且在顶部安装面φ240mm范围内按Ⅰ类铸件验收，其余部位按Ⅱ类铸件验收。同时各尺寸公差必须达到GB/T6414-CT10级的验收要求。 1. 原工艺方案原工艺方案如图2所示。 （1）铸件无论是内腔还是外壁结构都较复杂，三个内腔之间壁厚为6mm，为保证尺寸精度，采用树脂砂组芯造型工艺。 （2）为了方便模样制作及下芯与测量壁厚，采用座芯的形式。 （3）铸件的大平面放在远离浇口的位置，不便于补缩，因此一方面多增加立柱及缝隙浇口对顶面部分的补缩作用，另一方面在型腔内部厚大部位设置浇口，增加浇口对顶面中心部分的补缩作用。 （4）在距离浇口远或不便于开设浇口的厚大部位放置冷铁。 通过以上措施在铸件内建立多个以浇口为中心从铸件向浇口顺序凝固的区域，以期达到在每一个区域内铸件都是以顺序凝固的方式进行凝固。  图1 铸件结构  图2 原工艺方案 2. 生产过程出现的问题铸件在前期生产过程中，经过划线、X射线无损检测，以及及水密、气密试验，发现以下问题： （1）在铸件顶部发现大量小范围的轻微缩（疏）松及气孔等缺陷。 （2）在图2A处发现气孔。 3. 问题原因分析（1）ZL205A合金属于固溶体型合金，结晶温度范围宽，铸造性能差，在铸件表面结壳后，内部有一个较宽的液固两相共存的凝固区域，继续冷却时，固相不断增多。凝固后期，先生成的树枝晶相互接触，将合金液分割成许多小的封闭区域，当封闭区域内合金液凝固收缩得不到补充时，就形成了缩松。该铸件大平面壁厚尺寸相差大，存在较多分散的热节，且位于顶部，设置浇口有所限制，凝固时大平面得不到有效的铝液补充，导致在铸件顶部出现缩（疏）松缺陷。 （2）铸件A处设置有内冷铁，而在实际生产过程中由于内冷铁表面不清洁，吸附有潮气，导致在浇注过程中与高温液体相互作用形成气体，同时由于内冷铁的阻挡，该处气体不易排出，因此在此处形成气孔缺陷。 4. 新工艺方案通过对原工艺的缺点分析，针对铸件特点我们提出了新的设计方案，如图3所示。 由于铸件结构复杂，为保证尺寸精度仍采用树脂砂组芯造型工艺。考虑到该铸件的关键部位在铸件底部，且底部有几处热节大的部位，为使铸件底部能够得到更有效的补缩，因此我们决定采取以下措施： （1）将铸件大平面朝下从底部引进浇注系统，同时在底部厚大部位设置浇口，加强对大平面的补缩，同时在铸件四周设置立柱及缝隙浇口。 （2）重新设置冷铁，调整凝固顺序，建立起多个以浇口为中心的顺序凝固区域，在每一个区域内铸件都是以顺序凝固的方式进行凝固。 （3）将A处设置的内冷铁更换为外置钢冷铁且在其底部设置浇口。 （4）由于将浇注系统由顶部改为底部，导致内腔一些厚大部位远离浇口（见图4），且中间连通部分壁厚只有6mm，不利于浇口对其进行补缩。因此，在不影响零件使用的前提下，对铸件厚大部位和浇口之间设置补贴，建立补缩通道，同时放置冷铁，以保证铸件在此部位的凝固顺序。  图3 新工艺方案  图 4 5. 实际生产验证按照新工艺方案重新生产了30件，经过划线、X射线无损检测，以及水密、气密试验，上述气孔、缩松未再出现，尺寸检验100%合格，铸件一次交验合格率达到80%。 6. 结语（1）当箱体类铸件存在大平面时，可以考虑从大平面引进浇注系统，加强对铸件大平面的补缩。 （2）设置冷铁时，应尽量避免使用内冷铁。 作者简介：郑朋飞、周正海，陕西黄河集团有限公司。 |
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