解决大型泥浆泵叶轮流道粘砂问题

2015-10-31冯晓冉

金属加工(热加工) 2015年7期

■冯晓冉

解决大型泥浆泵叶轮流道粘砂问题

■冯晓冉

叶轮作为泥浆泵重要的过流部件，质量要求很高，但在实际生产中时常会出现流道粘砂问题，严重影响铸件外观和内在质量。通过一系列的工艺控制，较好地解决了这一问题。

挖泥浆泵的叶轮既是过流部分的核心部件，又是铸造生产的难点。随着生产工艺的进一步完善，大型叶轮的裂纹、缩孔问题已基本上得到了解决，但对于叶轮外观质量还需要进一步提高。在前期的生产中流道内时常发生粘砂问题，造成大量的修磨，浪费较多人力、物力，情况严重的甚至直接报废，因此解决这一问题迫在眉睫。

1. 生产现状

叶轮生产时采用呋喃树脂砂手工造型、制芯，型芯涂刷涂料采用醇基锆石粉涂刷，大型泥泵叶轮直径在2m左右，浇注重量一般在8～12t，浇注温度1380～ 1400℃。

主要问题：叶轮流道内粘砂，位置主要集中在叶片根部和盖板相交的位置，如图1、图2所示。

2. 原因分析

（1）耐火度不够，涂刷不足大型泥浆泵叶轮浇注温度多在1390℃左右，浇注重量多在7t以上，冷却时间较长。当金属液温度过高并在型砂中保持液态时间较长时，金属液渗入砂型的能力强，同时涂料涂刷质量较差也导致铁液易与造型材料发生化学反应，造成粘砂。盖板和叶片交接处造型后多为尖角或圆弧较小，浇注后在该处因砂型过热也易引起化学粘砂。

（2）浇注温度高，浇注速度过慢大型高铬铸铁件浇注时讲究低温快浇，但叶轮类铸件形状复杂，充型时间较长，为避免出现冷隔缺陷，采取提高浇注温度的方法，在一定程度上增加了粘砂机率。

（3）盖板与叶片相交处圆弧小由于盖板和叶片相交处圆弧较小，形成尖角砂，热节集中且此处散热较慢，易出现粘砂现象。

3. 解决措施

（1）提高充型速度采用双层浇道，使充型能力加强，改善型腔内部同部位的温度梯度，制芯时在流道芯中多放草绳，增加砂芯的退让性。增加打磨工序，提高铸件内腔和表面清洁度，有利于涂刷均匀，并注意涂刷质量，减少因涂刷不均造成局部涂层烧损而产生的缺陷。由CAE模拟浇注后的温度场（见图3），可明显看到叶轮温度分布较均匀，有效减少了温度过热部位的存在。

（2）增大盖板和叶片相交处圆弧在设计许可范围内增大盖板和叶片相交处的圆弧，消除尖角现象，同时在该处造型时使用激冷效果较好的铬铁矿砂，增强该处的耐火度和激冷速度。为控制打磨圆角的操作质量，制作圆弧卡板，这样可确保在实施和检查环节都有依据。

（3）提高流道内涂刷质量应保证流道内砂型尤其是盖板和叶片相交处的涂刷质量，同时使用耐火度较高的涂料。涂刷过程中要保证涂刷不分层，无气泡、黑皮等。每次涂刷的方向要与上一次的涂刷方向垂直，对于厚大件（＞100mm），至少刷5遍以上，涂料层厚度≥1mm；大型挖泥浆泵铸件涂料层的厚度应≥1.5mm，具体可按照铸造工艺卡片要求执行。每刷完一遍涂料后，静置约3min，然后点火对涂层进行干燥；大型铸件（3m×3m以上砂箱）可自然晾干，时间不少于1天。对于特殊部位，如叶轮流道过流部位，叶片圆角处、冒口颈处和型砂壁较薄的槽，以及较小的孔应多刷几遍涂料，保证涂料层厚度，而且不应存涂料。对于砂型不紧实的边角部位，先用涂料膏压平，再刷涂料。涂料性能要求见附表。