利用垂直分型技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)球墨鑄鐵件

裴兵

（安徽神劍科技股分有限公司，安徽合肥230022）

·鑄造工藝·

利用垂直分型技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)球墨鑄鐵件

裴兵

（安徽神劍科技股分有限公司，安徽合肥230022）

作者根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，分析了垂直分型工藝和水平分型工藝各自的特點(diǎn)，研究了垂分型工藝澆注系統(tǒng)和冒口的計(jì)算，重點(diǎn)討論了垂直分型技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，尤其是大平面和不易補(bǔ)縮鑄件可利用垂直分型技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)水平分型的缺憾，從而生產(chǎn)出高品質(zhì)鑄件。

垂直分型；生產(chǎn)；高品質(zhì)；鑄鐵件

近年來(lái)我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)量已穩(wěn)居世界第一，而且隨著自動(dòng)線的不斷引進(jìn)，我國(guó)鑄造技術(shù)和水平也達(dá)到了前所未有的進(jìn)步。然而我國(guó)鑄造業(yè)發(fā)展卻極不平衡，大型、合資及少數(shù)民營(yíng)企業(yè)由于其資金優(yōu)勢(shì)，多采用自動(dòng)化方式生產(chǎn)；而大多數(shù)中小企業(yè)仍采用半自動(dòng)和手工方式生產(chǎn)，生產(chǎn)方式和技術(shù)落后、單一，鑄件質(zhì)量水平總體不高。尤其對(duì)大平面和不易補(bǔ)縮鑄件缺少可靠的方法，有些廠家也簡(jiǎn)單采用了橫澆豎冷的工藝方法，但效果不明顯，究其原因主要是對(duì)垂直分型工藝不了解。此外橫澆豎冷的工藝方法不適合批量生產(chǎn)鑄件，對(duì)厚大件而言也存在安全隱患。

1 水平分型工藝和垂直分型工藝的特點(diǎn)

1.1 水平分型工藝的特點(diǎn)

水平分型是傳統(tǒng)的工藝方法，具有適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。澆注系統(tǒng)常用的分類方法有兩種：一是根據(jù)各組元斷面比例關(guān)系的不同，即阻流斷面位置的不同，可分為封閉式和開放式澆注系統(tǒng)；另一是按內(nèi)澆道在鑄件上的相對(duì)位置不同，將澆注系統(tǒng)分成頂注式、中間注入式、底注式和階梯式等幾種類型。

封閉式澆注系統(tǒng)是指從澆口杯底孔到內(nèi)澆道的斷面積逐漸縮小、其阻流斷面正好是內(nèi)澆道的澆注系統(tǒng)。這種澆注系統(tǒng)在澆注開始不久各組元能迅速被金屬液充滿，故又稱充滿式澆注系統(tǒng)。特點(diǎn)是有較好的擋渣能力，但產(chǎn)生金屬飛濺而使金屬液氧化加劇。主要用于中小型鑄鐵件。

開放式澆注系統(tǒng)是指澆口杯底孔到內(nèi)澆道的斷面積逐漸加大、其阻流斷面在直澆道上口的澆注系統(tǒng)。其特點(diǎn)是充型平穩(wěn)，但擋渣能力差，消耗的金屬液也較多。主要用于有色金屬件、球墨鑄鐵件及漏包澆注的鑄鋼件。

半封閉式和封閉—開放式澆注系統(tǒng)兼顧了前兩種的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用廣泛。

1.2 垂直分型工藝的特點(diǎn)

垂直分型澆注系統(tǒng)中，金屬液的充型靜壓頭在鑄型底部和頂部可相差幾倍，如果在短時(shí)間內(nèi)要求各層內(nèi)澆道逐層接替地充滿所有型腔（即像階梯式澆注系統(tǒng)那樣），勢(shì)必造成每個(gè)型腔的充型速度太快，以及上下部位受熱條件不一樣，而使沖砂、氣孔、粘砂（底部鑄件）、澆不足（頂部鑄件）等缺陷太多，因而要求在澆注過(guò)程中，所有型腔都能始終保持恒定的金屬靜壓頭（即各層內(nèi)澆道的壓頭雖不同，但澆注的整個(gè)過(guò)程中不變化），達(dá)到各內(nèi)澆道的流量相等，同時(shí)充滿，以獲得質(zhì)量基本一致的合格鑄件。這樣設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)稱為恒壓等流量澆注系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

1）只有澆注過(guò)程中始終保持充滿狀態(tài)，整個(gè)澆注系統(tǒng)內(nèi)金屬的靜壓頭才能穩(wěn)定不變。所以應(yīng)采用封閉式，而不能采用開放式澆注系統(tǒng)。

2）不同高度的內(nèi)澆道應(yīng)有不同的斷面積，以控制相同的澆注重量速度，讓上下各層型腔幾乎同時(shí)充型和同時(shí)充滿，使鑄型的受熱條件和鑄件的冷卻條件都基本相同。這樣就可獲得質(zhì)量一致的鑄件。澆注時(shí)間應(yīng)嚴(yán)加控制。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，澆注時(shí)間的變化如果大于1 s，廢品率大幅度地增加。

3）為保證澆注系統(tǒng)壓力恒定、液流不紊亂，得到穩(wěn)定的澆注速度，并能能排除主要的污物和熔渣，澆口杯應(yīng)能容納足夠的金屬液量，并在整個(gè)澆注過(guò)程中保持液面高度不變；澆口杯容積過(guò)大會(huì)過(guò)多地消耗金屬，但太小又會(huì)導(dǎo)致金屬外溢和嚴(yán)重的飛濺。

2 垂直分型工藝澆注系統(tǒng)和冒口計(jì)算

2.1 澆注系統(tǒng)計(jì)算

理論公式：

2.2 冒口計(jì)算

冒口見圖1，其尺寸見表1。

圖1 冒口

表1 冒口尺寸

3 垂直分型技術(shù)的應(yīng)用

3.1 專用砂箱的制作

利用垂直分型技術(shù)，最好設(shè)計(jì)專用砂箱來(lái)生產(chǎn)。砂箱配對(duì)使用、需用柱銷定位，砂箱側(cè)面需留出澆口杯位置，以便造型時(shí)直接造出澆注系統(tǒng)。

3.2 典型模板設(shè)計(jì)

典型模板設(shè)計(jì)見圖2。

3.3 造型和澆注

利用成形模板可進(jìn)行批量生產(chǎn)，既可用機(jī)械造型，也可用手工造型。造型后將砂箱進(jìn)行固定，再將砂箱立起，如垂直無(wú)箱擠壓造型一般將一型一型靠攏，然后四周用型砂圍起壓緊，即可進(jìn)行澆注。

4 結(jié)論

垂直分型技術(shù)越來(lái)越多的被利用到實(shí)際生產(chǎn)中，尤其是不易用水平分型生產(chǎn)的平面件和不易補(bǔ)縮鑄件，可以用垂直分型技術(shù)來(lái)得到高品質(zhì)鑄件。

圖2 典型澆注系統(tǒng)示意圖

TG255

B

1674-6694（2010）04-0030-02

2010-06-11

裴兵（1967-），男，碩士,高級(jí)工程師，從事鑄造技術(shù)開發(fā)應(yīng)用和管理工作。