大型挖泥泵葉輪鑄造缺陷分析及對(duì)策

石家莊強(qiáng)大泵業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司（河北 050035）馮曉冉

我公司是生產(chǎn)挖泥泵的專業(yè)廠家，有多年的制造經(jīng)驗(yàn)，大型挖泥泵葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造難度較大，容易出現(xiàn)多種鑄造缺陷，我們通過對(duì)造成各種缺陷原因的詳細(xì)分析，找到了提高葉輪鑄造質(zhì)量的辦法，使我公司生產(chǎn)的大型挖泥泵葉輪鑄件合格率達(dá)到95%以上。下面以典型的葉輪鑄件為例，闡述鑄造缺陷分析及對(duì)策

1.葉輪軸頭冒口和蓋板處冒口頸的縮孔與縮松

軸頭冒口出現(xiàn)縮孔、縮松的主要原因：通常軸頭的壁厚在200mm左右，熱節(jié)較大，從而需要更多的鐵液進(jìn)行補(bǔ)縮，而實(shí)際生產(chǎn)中往往由于設(shè)計(jì)的冒口高度或冒口直徑不合理導(dǎo)致補(bǔ)縮能力不足，且普通冒口的補(bǔ)縮效率難以滿足要求。

解決措施：對(duì)軸頭冒口采用發(fā)熱冒口，保證冒口高度（700WN軸頭冒口需達(dá)500mm以上，800WN葉輪冒口需保證在600mm以上），澆注完畢后5～10min對(duì)冒口補(bǔ)澆并使用發(fā)熱覆蓋劑。

蓋板處冒口縮孔與縮松的主要原因：冒口頸處型砂過熱引起嗆火而造成氣縮孔。

整改措施：取消砂型冒口座，改用陶瓷成形冒口座，從而增加耐火度，同時(shí)配合使用發(fā)熱冒口，增強(qiáng)補(bǔ)縮能力，效果較好。采取改進(jìn)措施前后冒口狀態(tài)見圖1～圖4。

圖1 改進(jìn)前軸頭冒口縮孔

圖2 改進(jìn)前蓋板冒口黑心

圖3 改進(jìn)后軸頭冒口縮孔消失

圖4 改進(jìn)后蓋板冒口黑心消失

2.葉輪/葉片/葉墻與前后蓋板相交圓弧根部的粘砂、氣孔、縮孔、縮松

產(chǎn)生的主要原因：該處造型后多為尖角或圓弧較小，澆注后在該處因砂型過熱引起氣孔和化學(xué)粘砂，此外還與樹脂加入量偏多有關(guān)系。

解決措施如下：

（1）在設(shè)計(jì)許可范圍內(nèi)增大蓋板和葉片相交處的圓弧，以消除尖角現(xiàn)象。

（2）控制斷芯處的披縫厚度，不能過大。

（3）造型時(shí)在該處使用激冷效果較好的鉻鐵礦砂，以增大耐火度和激冷速度。

（4）在保證砂型強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，規(guī)范樹脂加入量，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，700WN以下的葉輪樹脂加入量不超過1.6%，700WN以上葉輪不超過1.8%，樹脂加入量得到控制后，發(fā)氣量會(huì)相應(yīng)減少。

（5）在合箱后至澆注前用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行烘烤。使用時(shí)將熱風(fēng)機(jī)的出風(fēng)管從冒口根部向型腔引入，要避免出風(fēng)管口直接沖著砂型（芯），烘烤時(shí)間為4～6h，出風(fēng)口的溫度要控制在120～150℃，在澆注前半小時(shí)將烘烤設(shè)備撤出。

（6）加強(qiáng)蓋板和葉片相交處的涂料涂刷并手工打磨圓角。為控制打磨圓角的操作質(zhì)量，制作圓弧卡板，這樣可確保在實(shí)施和檢查環(huán)節(jié)都有依據(jù)。此外涂料的質(zhì)量對(duì)葉輪產(chǎn)生氣孔也有影響，其耐火度等性能應(yīng)符合現(xiàn)場(chǎng)使用要求，見附表。

涂料性能要求

改進(jìn)前后鑄件質(zhì)量狀況見圖5、圖6。

圖5 改進(jìn)前蓋板與葉片相交處氣孔、縮孔

圖6 改進(jìn)后流道內(nèi)表面光潔

3.葉輪加工后蓋板加工面與軸頭端面存在夾砂和渣孔

產(chǎn)生的主要原因如下：

（1）葉輪生產(chǎn)工藝多采用組芯造型，可能在組芯后殘留散砂。

（2）形成鑄件表面的砂型緊實(shí)度不夠，澆注過程中受鐵液沖刷脫落后進(jìn)入型腔并滯留在加工面和軸頭端面。

解決措施如下：

（1）砂型表面一定要舂實(shí)，保證有足夠的緊實(shí)度。

（2）在下箱型腔的最低面增加集砂孔3個(gè)，用來收集組芯時(shí)產(chǎn)生的散砂，防止其進(jìn)入鑄件中。

（3）采用專業(yè)的陶瓷澆道（帶有子母扣）將鐵液與澆道徹底隔絕，防止由澆道進(jìn)入砂子。

（4）在澆道末端增加集渣包。

改進(jìn)前后效果見圖7、圖8。

圖7 改進(jìn)前加工后表面

圖8 改進(jìn)后加工表面

4.葉輪出水口及前蓋板外緣產(chǎn)生冷隔

產(chǎn)生的主要原因有：

（1）澆注時(shí)間較長(zhǎng)，鐵液溫度降低。

（2）金屬液壓頭不足。

（3）澆注初期有斷流。

解決措施如下：

（1）根據(jù)澆注重量在工藝卡片上給出澆注時(shí)間，定專人監(jiān)督澆注過程。

（2）保證澆口壓頭高度不低于200mm。

（3）做池形澆口盆，防止?jié)沧⑦^程中斷流。

改進(jìn)前后效果見圖9、圖10。

圖9 蓋板外緣和葉片冷隔

圖10 采取措施后無冷隔

5.葉輪流道寬度不均、超差

分析原因主要是芯盒多為玻璃鋼，在實(shí)際生產(chǎn)中由于模樣的變形和操作原因造成一個(gè)葉輪的幾枚砂芯尺寸不均或個(gè)別超差。對(duì)應(yīng)的解決措施：一是加強(qiáng)對(duì)模樣尺寸的監(jiān)控，每次制芯時(shí)由技術(shù)員對(duì)模樣的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行檢查確認(rèn)，合格后再生產(chǎn)；二是合箱時(shí)由工序檢驗(yàn)員對(duì)每枚砂芯進(jìn)行尺寸檢查與記錄，保證合格后再生產(chǎn)。

6.葉輪蓋板外緣裂紋

分析原因主要是鐵液成分中部分元素超標(biāo)，以及打箱過早。

解決措施如下：

（1）嚴(yán)格控制鐵液中硫、磷的含量（wS<0.1%、wP<0.1%），不合格的堅(jiān)決不出爐。

（2）合箱時(shí)控制披縫厚度（披縫在5mm以下），打石棉繩不能過多。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行大葉輪壓箱工藝，700WN以上葉輪壓箱時(shí)間不少于8天，澆注3～5h后去壓鐵，澆注24h后將冒口周圍型砂松動(dòng)，48h后松動(dòng)上箱，杜絕打箱過早，打箱前需測(cè)溫，要保證在300℃以下才出箱，另外注意打箱過程中不允許碰撞鑄件。

7.葉輪靜平衡找偏時(shí)偏重較大

造成這一情況的主要原因：鑄件蓋板和葉片厚度不均勻和加工基準(zhǔn)的影響。解決措施：一是加強(qiáng)對(duì)模樣尺寸精度的控制，通過下芯合箱時(shí)的測(cè)量和驗(yàn)箱驗(yàn)證模型的尺寸精度，下芯時(shí)務(wù)必將葉片厚度調(diào)勻。二是生產(chǎn)前與機(jī)加工車間及時(shí)溝通，明確加工基準(zhǔn)的位置和要求，明確去重的部位及要求。

8.結(jié)語

質(zhì)量是企業(yè)發(fā)展的法寶，通過改進(jìn)措施后生產(chǎn)的高質(zhì)量的大型挖泥泵葉輪，為公司占領(lǐng)和鞏固疏浚市場(chǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，不僅為公司創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益，而且有效提高了公司在行業(yè)內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)力。