采用潮模砂批量生产湿地履带板

轩世成，来旭强，马玉民

（中国一拖集团有限公司铸钢厂，河南 洛阳 471004）

湿地履带板（IV25002）是工程机械铸钢件，材质为ZG40Mn2，该零件的结构特点是：壁薄，零件大部分壁厚为8mm，两端壁厚为7mm，呈长条状，V形凹入，外形尺寸800mm×192mm，如图1所示。采用手工水玻璃砂生产湿地履带板时，由于造型周期长，生产效率低，导致生产进度缓慢，同时，铸件不易清砂，操作难度大，另由于水玻璃砂的透气性、退让性差，铸件还易出现浇不足、热裂纹、皱皮等铸造缺陷，影响了铸件的质量要求。

图1 零件的结构简图

为缩短供货周期，按期给客户提供批量合格的湿地履带板铸件，通过工艺改进，工艺验证，实现了潮模砂批量生产湿地履带板。

1 工艺措施

1.1 改进下芯工艺

原工艺如图2a），采用手工水玻璃砂生产时，为保证铸件浇注成形时边缘轮廓清晰，将铸件V形凹入内腔用下模成型，芯子采用吊芯的方法吊在上箱，在手工操作时芯子不易下到底，且容易出现错偏，难以保证装配孔位置，致使部分铸件因尺寸超差而报废。在采用潮模砂生产时，为消除装配孔错偏，对原工艺进行改进，采用图2b）的方法，将芯子做成预埋砂芯[1]，芯头做成上大下小，造型时事先将砂芯放在上模型对应位置得备用孔内，只露出芯头，造型填砂震实后芯头被埋在砂型中。改进后砂芯定位精确，可消除装配孔错偏。

图2 工艺改进图

1.2 型砂配制

选用细粒面砂和高透气性背砂。与液体金属直接接触的型面用细粒面砂，其他部分选用高透气性的背砂。背砂为平常使用的一般黏土砂（旧砂）。面砂要求耐火度高，背砂耐火度可稍低些。造型时由于面砂层较薄（一般为10mm～30mm），对整个砂型透气性影响不大。面砂配比如表1。

表1 面砂配比 （体积分数，%）

说明：水的加入量：依下表中紧实率要求，根据天气情况、砂子湿度适当加入。加料顺序为砂-膨润土粉-苏打（干混 2 min）-水（湿混 2 min）-纸浆-重油。面砂的性能要求如表2。

表2 面砂的性能要求

1.3 工装模具

由于采用批量流水线生产，砂箱采用的是标准砂箱，砂箱内腔尺寸（长×宽×高）上箱为910mm×600mm×175mm， 下箱尺寸为 910mm×600mm×200mm，根据铸件钢种，铸造缩尺选为2%，工艺布置如图3。

图3 工艺布置简图

在标准底板上布置二块模型，内浇口设计成扁平形状，截面积为70mm×10mm，不仅便于钢水顺利的流入型腔，还起到一定的挡渣效果。在上模型外侧增设排气针（φ30mm×220mm），每型6个，每边3个，同时改进上砂箱压头，使排气针在造上型时能捅透砂型，这样上箱造型后型腔直通大气。浇注时气体能够顺利地从型腔内排出，钢水迅速地充满型腔，使铸件轮廓饱满。

1.4 造型操作

采用Z148B震压式造型机造型，首先将预埋砂芯放置到位，然后按面砂使用要求在模型表面撒一层面砂，然后加背砂，在砂箱上放好充砂框，将型砂一次充满，开始震击时将砂子扒好，然后取下充砂框。砂型硬度达到工艺要求时，停止震击，并加压，然后起模，将上模浇口杯修光洁，将砂型送去合箱。为使型砂紧实均匀，造型机震击次数为20～30次，并采用砂型硬度计测定型砂硬度：上砂型为HB60～70，下砂型为HB70～80。

1.5 浇注控制

1）严格控制浇注速度，浇包抬的过高，浇注速度太快，会造成对砂型强烈冲击，产生掉砂。浇注速度太慢，液体金属流动慢，降温太快产生凝固，使铸件不易成形。浇注时，浇包尽可能地接近浇口杯，减少液体金属对砂型的冲击。

2）严格格控制钢水浇注温度，在不影响金属流动性，保证铸件不出现浇不足缺陷的情况下，尽可能降低液体金属的浇注温度。浇注温度采用1580℃左右。

3）由于湿地履带板壁薄，为使浇注后的铸件不产生变形，浇注后开箱时间定为50min。

2 生产验证

按照上述工艺措施，进行了2次小批生产，共生产铸件120件，质量检测结果如表3。

表3 检测结果

从表3数据可以看出潮模砂生产铸件的优点：1）潮模砂的退让性好，铸件产生热裂纹的倾向性小；2）潮模砂的透气性好，排气系统通畅，铸件轮廓成形好；3）采用机械化造型，潮模砂容易起模，铸件尺寸精确高；4）采用流水线生产，一炉钢水浇注的铸件数量多，化学成分、机械性能一致。

采用潮模砂生产湿地履带板后，单班造型箱数增大到300箱，是手工水玻璃砂造型箱数的6倍（手工水玻璃砂单班造型50箱），铸件废品率由原来的8.9%减小到3.1%，供货周期由原来的26 d缩短为20d。

3 结论

采用潮模砂，能够实现湿地履带板的批量生产，同时，铸件尺寸精确，废品率低，不仅产品质量得到提高，还能够在短期内完成大批量的生产任务。

［1］姜希尚.铸造手册（第5卷）铸造工艺［M］.北京：机械工业出版社，1994.