重型车床锁紧块铸造工艺改进

刘智峰

天水星火机床有限责任公司 甘肃天水 741024

1 序言

目前，我公司生产的重型车床锁紧块出品率低，成本较高，现场操作工艺复杂，并且有缩孔、缩松缺陷，基于这种情况，需进行工艺改进。

锁紧块属于厚壁铸件，壁厚2 6 0 m m，材 质H T 2 5 0 ， 毛 坯 重4 4 0 k g ， 轮 廓 尺 寸φ260mm×1100mm。铸件不得有缩松、缩孔、夹杂及气孔等铸造缺陷。

2 原工艺存在的问题

2.1 造型操作工艺

原工艺（见图1），从一端分型，铸件全放在下箱，为保证重力补缩优势，需要较大的重力压头，因此上箱高度不能低于300mm。造型合箱后砂箱高度1700mm以上，使用两箱造型时，涂料涂刷不便，且涂刷后燃烧不充分，产生表面粘砂而影响铸件质量。若采用三箱造型，则现场操作工艺复杂，砂铁比较高，型砂使用多，造型成本增加。

图1 原铸造工艺

2.2 凝固方式

原工艺根据顺序凝固原理，采用自下而上顺序凝固，铸件靠重力补缩，由于灰铸铁结晶温度范围较宽，再加之上砂型和出气孔的冷却，铸件上部一段外壳结壳较快，不能满足自下而上顺序凝固的要求，在铸件顶面向下150～200mm易出现缩松或缩孔缺陷，严重时可使铸件报废，灰铸铁由其自身特性决定，不易实现顺序凝固[1]。

2.3 浇注系统和冒口

从铸件质量出发，总结原工艺生产经验，在顶端加高200mm做为联体补缩冒口，使铸造缺陷上移，使其在加工过程中被去除，这样基本满足铸件质量要求。原来采用浇注系统补缩，为方便补缩，内浇道截面使用高梯形，但内浇道在液态凝固后期不能及时封闭，不能更好地应用石墨化膨胀对后续凝固收缩进行补缩，因此铸件在凝固晚的部位易出现缩松、缩孔缺陷。使用这种铸件生产工艺，不但铸件出品率较低，而且切除联体补缩冒口时增加了加工成本，铸件质量也不能稳定地满足要求。

3 工艺改进措施

3.1 造型操作工艺改进

如图2所示，改变原来的分型面，从φ260mm中心分型，上下对称，大大降低了造型砂箱高度，两箱造型绰绰有余，合箱后高度为500～600mm，涂料涂刷也很方便，简化了现场操作工艺，降低了砂铁比，节约了造型成本。

图2 改进后铸造工艺

3.2 凝固方式改进

根据灰铸铁的结晶范围较宽和凝固过程的石墨化膨胀两大特性，改变原来的顺序凝固方式，应用内浇道、出气孔、冷筋板（见图2）调节热量分布状态，使其热量平衡，达到同时凝固[1]。

3.3 浇注系统和冒口改进

（1）浇注系统改进 一箱四件，铁液从一端进入，过内浇道放置小暗冒口，中间两件用一道内浇道，尺寸为（宽×高）80mm×15mm，两端两件使用两道内浇道，尺寸为（宽×高）40mm×15mm，每件热量分布比较均匀，内浇道截面采用扁平形，便于液态收缩后期及时封闭，最大化应用石墨化膨胀特性。

（2）冒口改进 由铸件模数＝铸件体积/铸件表面积，计算得出此铸件模数为5.8cm。汇总一段时间内熔炼HT250化学成分分析，结果见表1。

表1 HT250化学成分（质量分数） （%）

由表1化学成分可得出，HT250碳当量为4.16%～4.23%，且每批次都进行孕育处理。另外，在铸件顶部中间放置一条400mm×30mm×(80～100)mm冷筋板，并在冷筋板中间设一个φ30mm的出气孔，同时在尾端1/4处放置φ30mm出气孔一个（见图2），使用冷筋板和出气孔调节温度分布，均衡中间部位热量，达到均衡凝固，再加上内浇道的及时封闭，最大化地使用石墨化膨胀。根据以上条件，此铸件可进行无冒口铸造[2]。铸造省去了顶端联体补缩冒口，既克服了铸件缩松、缩孔缺陷，又提高了出品率，降低了加工生产成本。

4 结束语

通过工艺措施改进，铸件达到无冒口铸造，该产品及同类产品质量满足了要求，出品率提高。与改进前相比，不但保证了铸件质量，而且节约了生产成本，降低了工人的操作难度和劳动强度，工艺也得到有效简化。