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                一種油盤的射芯機工藝研究

                來源:青島祥茂機械 發布日期:2018-12-29 09:20:48

                介紹了一種油盤的射芯機工藝設計方案,為油盤的生產提供一種新的生產工藝。該工藝設計結合生產線的工裝設備和類似零件的射芯機生產經驗,通過設計計算與模擬軟件結合,更切合實際生產,為大型薄壁鑄鐵件的工藝設計提供了一種新的設計思路,有效避免了大型薄壁鑄鐵件生產過程中易出現冷隔、夾砂、夾渣等鑄件質量差的問題。
                射芯機,射芯機廠家祥茂機械:


                1 鑄件簡介
                四川南車共享鑄造有限公司生產的油盤(見圖1)重1 204 kg,輪廓尺寸為2 324 mm×1 031.7 mm×651 mm,材質為HT300,最小壁厚為15.8 mm,最大壁厚為99 mm,要求檢測本體硬度和對局部重要部位做100%磁粉檢測,對鑄件壁厚尺寸要求極高,公司傳統射芯機工藝生產的鑄件因補貼、拔模斜度問題導致重量超重,并且質量問題較多。
                2 方案設計
                油盤整體壁厚較薄,而且對薄壁部位的要求較高,因此澆注時必須充型平穩,避免鐵液飛濺引起的鐵豆、冷隔等缺陷,綜上所述,決定采用底注式澆注工藝方案,澆注系統設計為開放式,根據模擬結果,調整澆注系統尺寸,控制各個內澆道流速和流量。
                2.1 工藝參數設計
                (1)鑄件澆注時間的計算如下[1]:
                t=f[G1/2+1/3(σ×G)1/3]×(2/3)n-1=35.7 s
                (1)式中:t—有效澆注時間,此處取t=35 s;f—材質系數(灰鑄鐵f=1.0,球墨鑄鐵f=0.9);G—鑄件質量,kg;σ—鑄件的主要壁厚(一般指最薄壁厚),mm;n—澆注系統的組數或澆包個數(n≤3)。
                (2)澆注系統設計。阻流截面(直澆道)計算公式如下[2]:
                S阻=M/[ρtμ(2gHp)1/2]=46.7 cm2
                (2)式中:S阻—澆注系統中的最小斷面總面積,cm2;M—流經阻流截面的金屬液重量,kg;ρ—金屬液密度,g/cm3;t—澆注時間,s;μ—流量系數(頂注0.8,中注0.6,底注0.45,有過濾降0.1);g—重力加速度,cm/s2;Hp—平均靜壓頭高度,cm。
                采用開放式澆注系統,直澆道處為阻流截面,ΣF直=46.7 cm2,直澆道直徑d=7.71 cm,取d=8 cm,因此,ΣF直=50.24 cm2;各澆道截面比為ΣF直:ΣF橫:ΣF內=1∶2.1∶2.1,橫澆道1個,截面尺寸為110 mm×96 mm,ΣF橫=105.60 cm2, 內澆道5個,截面尺寸為140 mm×15 mm,ΣF內=105 cm2。
                (3) 過濾網選擇。為保障進入型腔的鐵水純凈,避免夾渣,在各個內澆道處設計過濾網。根據公司常用的過濾網規格和過流量的關系:灰鐵—4 kg/cm2;球鐵—2 kg/cm2。根據澆注重量選擇120 mm×120 mm×22 mm過濾網,其有效使用面積為100 mm×100 mm=100 cm2,有效過流量為100 cm2×4 kg/cm2=400 kg。5道內澆口總過流量=2 t,滿足澆注重量要求。
                (4) 出氣設計?紤]鑄件的分芯位置,在每個分芯面做出型腔的出氣孔,出氣孔12個,截面尺寸為80 mm×12 mm,ΣF出氣=108 cm2,ΣF出氣:ΣF直=2.15。
                2.2 砂芯設計
                考慮模具成本和射芯機實際生產操作,將油盤的砂芯分為8個版塊,部分砂芯通過在芯盒中調整活料共用芯盒。其中:3#和6#砂芯共用芯盒,4#和5#砂芯共用芯盒,1#和8#砂芯共用上模,2#和7#砂芯共用上模。在每個砂芯上設計吊運結構和組芯標識。油盤的砂芯具體如圖2所示。
                3 模擬分析


                鑄件的三維鑄造工藝圖(底注)如圖3所示,采用MAGMA模擬軟件模擬的凝固結果如圖4所示,鑄件零缺陷,滿足要求。流速和流量模擬分析顯示:所有內澆道瞬時最高流速均小于或等于2 m/s(見圖5),第1道內澆道流速偏低,流量小于其他內澆道,其中,第1~第5內澆道流量分別為:230 kg、290 kg、312 kg、308 kg、308 kg,各個內澆道流量相對均勻,均不超過400 kg,未達到過濾網的過流量極限。
                4 生產驗證
                目前該油盤通過上述方案投入5件生產驗證,5件的鑄件編號分別為:642402、642403、642501、642503、642802,上述編號所對應的澆注時間分別如下:37 s、39 s、35 s、40 s、39 s,鑄件清砂后外觀輪廓清晰,劃線鑒定尺寸符合圖紙要求,性能和無損檢測符合技術要求,滿足了用戶的需求。

                5 射芯機,射芯機廠家青島祥茂機械結束語
                (1) 在射芯機生產類似大型薄壁鑄鐵件時,澆注系統的設計要在保障鑄件快速充滿的同時,使整個充型過程平穩,沒有紊流,并且澆注系統的引入位置要有利于鑄件充型,避免沖砂。澆注系統各個內澆道的過流量需盡量保持一致。
                (2) 可以利用模擬軟件與設計計算相結合,優化射芯機鑄造工藝設計,提高鑄件工藝設計合理性。

                 

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