大型挖泥泵叶轮消除气孔缺陷研究

2013-03-25冯晓冉刘晓红

中国铸造装备与技术 2013年3期

关键词：铁液砂型冒口

冯晓冉 ,刘晓红

（1.石家庄强大泵业集团有限责任公司，河北石家庄 050035;2.安徽省机械工业设计院，安徽合肥 230088）

大型疏浚用叶轮在铸造生产中易产生各类气孔缺陷，严重影响铸件外观质量和使用寿命。通过分析气孔产生的原因，研究在生产条件下消除该缺陷的方法和措施，提高大型疏浚叶轮的综合质量，使铸件各项验收指标达到生产标准要求，如成分、机械性能、外观质量等。

1 气孔原因分析

大型挖泥泵的叶轮，主要产品为700WN（含700WN）以上叶轮。

2 解决措施

2.1 铁液析出气体，浇注过程中有断流和气体卷入现象

对炉料、孕育剂等原辅材料及相应工具分别进行烘干处理，避免铁液中气体的夹杂，防止析出。

大型铸件多应用漏包浇注，同时自制浇口盆，可使浇注过程稳定并有效避免气体卷入，应加强对浇注过程的控制，防止出现流速不均、断流等现象。

2.2 砂型吸湿返潮，通气不畅

早期生产的铸件，由于温度湿度的变化，造成砂型吸潮，往往在铸件表面及内部出现大量气孔缺陷，对此车间放置了温湿度计，时时测量工作环境的变化，及时掌握温度湿度的变化，同时引入热风机对砂型芯进行烘烤，相应制订完善了《大型叶轮铸件型芯烘干操作规程》，规定使用时将热风机的出风管从直浇道或冒口根部向型腔内引入；烘烤时间为6h～8h；出风口的温度控制在200℃左右；在浇注前半小时将烘烤设备撤出。通过上述措施砂型吸潮问题得到了一定的控制，大大降低了气孔的产生。除此以外，通过砂型内部预埋草绳、填充物等，加强排气措施。在大型铸件造型中，可以在箱底铺设导轨，使原有的封闭面易于排气。

2.3 冒口根部紧实度不够

冒口根部紧实度不够，铁液易侵入冒口周围的砂子，从而产生反应生产气体。但冒口根部紧实度受人为因素较大，其操作质量不容易控制，对此专门设计了陶瓷成型冒口（图1），并在大型叶轮上推广使用，由于陶瓷耐火度较高，可有效避免过热的铁液与砂子接触，从而大大减少发气问题的发生。陶瓷冒口尺寸见表1。

2.4 叶片与盖板相交处圆角小

图1 陶瓷冒口示意图

表1 陶瓷冒口尺寸

叶轮叶片和盖板相交处是叶轮铸件主要热节之一，此处造型后多为尖角或圆弧较小，浇注后在该处因砂型过热引起化学粘砂从而产生气孔，对此主要采取加强相交处的涂料涂刷和手工打磨圆角。为加强涂刷质量并突出加强重点部位涂刷，车间完善了型芯涂料涂刷打磨操作规程。为控制打磨圆角的操作质量，制作了圆弧卡板，确保在实施和检查环节都有依据。此外涂料的质量对产生叶轮气孔也有影响，其耐火度等性能应能应符合现场使用要求（见表2）。

表2 涂料性能表

2.5 树脂固化剂加入量

树脂固化剂的加入量关系到型砂的各项性能参数，其加入量对铸件的质量有重要的影响作用，所以必须予以高度重视，力求加入量合理。在实际生产中，树脂加入量过大是造成大型叶轮气孔的重要因素。由于受工作环境温度变化及铸件大小等条件制约，在造型中树脂固化剂的加入量是需要调节的，比如小件加入量小，大件加入量适当加大，在温度低的时候加入量高点，温度高的时候加入量低点。这就要求我们对混砂机流量等自身性能必须了解，对各种频率转数下树脂固化剂的加入量做到心中有数。在实际操作中，造型工靠手抓砂子用鼻子闻来判断树脂固化剂加入量，人为因素影响较大，也不科学。为此，我们对车间10t、25t 混砂机各种参数状态下的树脂固化剂流量进行了测量。对于大型叶轮而言，树脂加入量在2.2%左右为宜，固化剂加入量为树脂加入量的30%。

通过测量单位时间内不同频率转数下树脂固化剂和砂子的流量，我们制定了混砂机树脂和固化剂加入数据表，以保证在实际生产中其加入量符合工艺要求。

表3、4 分别为10t 混砂机和25t 连续混砂机工作数据。