砂型铸造在后桥壳铸件中的应用

摘 要 手工砂型铸造由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，长期以来，一直是铸造生产中的基本工艺。本文即通过砂型铸造试生产研究低碳钢后桥壳铸造工艺，并最终确定了成熟的JT6120桥壳铸造工艺。

关键词 手工砂型铸造；JT6120桥壳；铸造工艺；试生产

中图分类号TG2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0190-02

1 JT6120后桥壳铸件要求及分析

1.1铸件要求

ZG35，毛重184kg，铸件要求表面光洁，不允许有气孔、渣孔、缩孔、裂纹等铸造缺陷，铸件加工后进行0.5MPa的水压试验，不准有渗漏现象

大客车底盘中的后桥壳因需承受巨大的压、弯、扭、冲击等复杂应力，因此需要具有高强度和刚度。同时为了防止渗油该铸件还需具有高的致密度，不允许有渗漏现象。低碳钢由于铸造性能差、收缩大，后桥壳薄厚不均，质量要求高，所以低碳钢在后桥壳生产中的铸造工艺尚不成熟，应用受到局限。

1.2铸件尺寸

该件属于薄壁箱体结构，外廓尺寸1442×393×148mm，主要壁厚50mm，该件上平面（Φ308～Φ424）之间的环形平面壁厚13mm，加工工艺补正量和加工余量共21mm，此处杆（环形体）—板（大法兰）连接，其热节模数M=2.76cm。该件下平面（Φ310～Φ424）之间的环形平面壁厚为14mm，加上加工余量和工艺补正量共25mm，热节模数1.25cm。该铸件两段法兰处，热节模数1.7cm。该铸件属薄壁箱体铸钢件，壁厚不均，结构复杂，上、下两个大环形平面，要求加工后不能有缩松、缩孔等缺陷。其尺寸精度与机械性能要求较高，是铸造工艺设计的难点之一。

2.试生产铸造工艺的确定

2.1造型及砂芯

根据现有工装，选用砂箱2100×1500×500/400，每箱两件，用水玻璃自硬砂造型，铸件中间是一个大空腔，越到两边越窄，这个空腔可由一砂芯形成，在造型时，如砂芯退让性不好，容易造成铸件内裂纹，变形等铸造缺陷。拟采用铸钢树脂砂制芯，采用锆英粉快干涂料。同时在芯中留退让孔。

2.2浇注位置的选择

根据铸件结构特点，因平面（Φ310～Φ424）之间的环形平面式该件加工面，是重要部位，应位于下箱。（Φ308～Φ424）之间的环形平面存在杆板连接，其热节模数大，至于上箱，有利于安放冒口进行补缩.

2.3浇口

根据公式计算得，内浇口截面积30×35×40，ΣF内=26cm2，横浇口截面积48×56×55，ΣF横=28.6cm2，直浇口Φ70mm，截面积ΣF直=38.46 cm2，ΣF直：ΣF横：ΣF内=1：1.5：1.4。

2.4冒口、冷铁

根据铸钢件顺序凝固原则及模数法，在铸件十几个热节处安放冒口以补充液态收缩，在下箱壁厚处放冷铁，造成钢水同时凝固。按热节圆比例放大的办法来进行设计和计算，该件共放八个冒口、十块冷铁。

2.5铸造工艺出品率

根据铸件成品与毛坯的比值计算铸件工艺出品率为55%。

2.6铸造收缩率

长度方向1.3%，其他方向2%。

3 试生产过程及方法

原材料ZG35在600kg感应炉中熔炼，采用铝及稀土硅铁进行炉前脱氧处理。选用6T浇注漏包浇注于砂型中，补浇一次。浇注温度1540℃～1560℃，浇注时间不低于20秒，打箱时间大于10小时。

4 原方案出现问题

1）经加工后发现四个边冒口根部均有缩松；

2）铸件内腔放拉筋处均存在裂纹，个别铸件在下箱（Φ310～Φ424）平面上有裂纹；

3）铸件打箱后，两端法兰处的外皮、内腔均有粘砂，难以清理。

5工艺改进

手工砂型铸造的优点在于，砂型成本低廉，因此可以方便对模具进行修改。同时可以通过打孔，加冷铁等方式改进工艺，改善排气不良等情况，摸索出合适的浇注温度和浇筑时间。

四个边冒口根部出现缩松，主要原因是此处热节大，放边冒口使该处接触热节及热干扰增大，需再加大冒口体积或使用保温边冒口，而冒口体积又受到工装限制，且冒口增大降低工艺出品率，因此该处边冒口结构选择不当，应选用顶冒口。将原来的四个暗边冒口改为四个暗顶冒口，附图1，用此冒口工艺浇注结果，冒口根部无缩松，但考虑到批量生产，此处放顶冒口须增加四块砂芯，同时增加切割工时，而且暗顶冒口压在加工面上，增加清理难度，为此 ，根据顺序凝固原则分析是否能采用补贴的方法，将缩松引到补贴内。根据此处铸件结构，这一想法是可行的，这样即容易加工，且避开了不加工面。浇注结果得到了满意的效果。

由金相分析判断该件出现的裂纹为热裂纹，热裂产生原因很大程度上与钢的性质、铸件结构、铸件收缩受到铸型或砂芯的阻碍有关。铸件此处虽加铸筋和外冷铁仍不能消除裂纹，而且此处还存在凸起变形，因此我们认为，后桥壳内腔出现热裂及变形，很可能是砂芯退让性不良引起，另外，现场观察，发现工人在制芯时，退让孔留的有大、有小，甚至不留。退让孔大的铸件没有裂纹，退让孔小的，甚至不留退让孔的铸件出现裂纹，因此采用退让性好的砂芯，严格执行制芯工艺，是获得无裂纹铸件的关键。因此在改进方案中采用退让性能好的桐油砂制芯，并严格控制制芯工艺，留有一定大的退让孔，保证退让孔处砂芯吃砂量不超过35mm。

针对个别铸件在下箱（Φ310～Φ424）平面上有裂纹的现象，采用在下箱Φ310处增设一环形裂筋的方法解决。

工艺改进后，得到的铸件表面质量完好，无缩凹，缩孔、裂纹等铸造缺陷。到目前为止，共生产了有500多件，完整铸件经加工无任何缺陷，经水压试验无渗漏现象。同时。工艺改进后，每件节约钢水40公斤，工艺出品率75%，较原工艺提高了15%，经济效益显著提高。

6 结论

手工砂型铸造方法可以用于试生产中以确定合理的铸造工艺，节约成本。理论设计的砂芯、冒口等工艺措施需要根据实际生产情况不断更改。根据生产结果及产生的缺陷合理的改进工艺措施，获得成熟的工艺措施。相对于其他铸造方法，手工砂型铸造所用的造型材料价廉易得，铸型制造简便，对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应，所以可以用于产品试生产中，以确定成熟合理的铸造工艺。

参考文献

[1]黄晓.客车后桥壳铸件工艺数值模拟及优化设计[J].汽车科技，2003（4）：9-11.

[2]黄放，吴康平，等.挖掘机后桥壳铸钢件的铸造工艺优化[J].铸造，2012（4）：6-61.