澆注系統(tǒng)整體式鋪設(shè)方法研究與應(yīng)用

郭小利，何啟良，閆新飛，黃 敬

（寧夏共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

澆注系統(tǒng)整體式鋪設(shè)方法研究與應(yīng)用

郭小利，何啟良，閆新飛，黃 敬

（寧夏共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

介紹了大型鑄鋼件生產(chǎn)中傳統(tǒng)澆注系統(tǒng)存在的不足，提出一種澆注系統(tǒng)整體式鋪設(shè)方法設(shè)計(jì)，該方法通過澆口定位、瓷管整體鋪設(shè)、澆注系統(tǒng)整體吊運(yùn)等方式有效地解決了澆注系統(tǒng)鋪設(shè)不平整、瓷管之間縫隙較大等問題。此外，該方法不僅提高生產(chǎn)效率，降低操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度并改善了造型的工作環(huán)境，同時(shí)也保證了澆注過程中鋼液平穩(wěn)度，并避免了型砂進(jìn)入澆注系統(tǒng)內(nèi)對(duì)鑄件質(zhì)量的影響。通過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，效果顯著。

大型鑄鋼件；澆注系統(tǒng)；整體式鋪設(shè)

0　前言

大型鑄鋼件在鑄造工藝設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到對(duì)芯子、型腔的沖擊和減少鋼液氧化，一般都采用底注式澆注系統(tǒng)，讓鋼液從鑄件最底部流入鑄型型腔，并通過工藝計(jì)算和模擬選擇澆口及直澆道的大小和數(shù)量。為了保證鋼液充型過程的平穩(wěn)，減少紊流帶來的卷氣和飛濺，要求橫澆道的鋪設(shè)必須平整。由于大型鑄件的尺寸和噸位都很大，在澆注過程中鋼液的靜壓頭很大，如果澆注系統(tǒng)強(qiáng)度低，容易造成沖砂或跑火，目前對(duì)于大型鑄鋼件的生產(chǎn)，澆注系統(tǒng)一般都采用陶瓷管，瓷管之間使用子母扣的方式緊密連接，保證澆注系統(tǒng)的強(qiáng)度。

在實(shí)際造型過程中，澆注系統(tǒng)的鋪設(shè)都是在造型流砂過程中鋪設(shè)，當(dāng)型砂流到一定程度后停止流砂，然后鋪設(shè)澆注系統(tǒng)。由于大型鑄鋼件內(nèi)澆口數(shù)量多，澆注系統(tǒng)復(fù)雜，并且樹脂砂的可用時(shí)間只有40 min，這在很大程度上將導(dǎo)致澆注系統(tǒng)鋪設(shè)操作不精細(xì)，直接導(dǎo)致澆注系統(tǒng)在鋪設(shè)過程中存在橫澆道不在同一平面、瓷管之間縫隙過大、散砂流進(jìn)澆道內(nèi)等問題，影響鑄件表面質(zhì)量和澆注過程中鋼液的流動(dòng)性。

為解決上述問題，本文提出了一種澆注系統(tǒng)整體式鋪設(shè)方法，很好地解決了橫澆道鋪設(shè)不平的問題，同時(shí)鋪設(shè)過程有足夠的時(shí)間，解決了勞動(dòng)強(qiáng)度集中的問題，并且可以保證瓷管與瓷管之間的縫隙符合工藝要求，杜絕了散砂流入澆注系統(tǒng)，且使操作方便、安全可靠。

1　澆注系統(tǒng)整體式鋪設(shè)方法設(shè)計(jì)

1.1工作平臺(tái)設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)鋪設(shè)要求工作臺(tái)平整，根據(jù)實(shí)際尺寸及形狀需求制作7 000 mm×5 000 mm×10 mm的方鋼工作臺(tái)。工作臺(tái)上制作可移動(dòng)的澆口定位臺(tái)，根據(jù)產(chǎn)品內(nèi)澆口的位置移動(dòng)澆口定位臺(tái)，確保每個(gè)產(chǎn)品澆注系統(tǒng)的澆口定位與實(shí)際模型一致。澆口定位臺(tái)可以用磁力座制作，方便拆卸。

如圖1所示，工作平臺(tái)為10 mm厚的方鋼板，方鋼板表面平整，以保證澆注系統(tǒng)在鋪設(shè)過程中保持水平。澆口定位臺(tái)根據(jù)需求用木料分別制作直徑為80、100、120、140 mm的圓形定位臺(tái)，并依照磁力座的外廓形狀在定位臺(tái)中間鉆孔。使用時(shí)，將磁力座嵌套在澆口定位臺(tái)上，待澆口位置確定之后，將磁力座連同澆口定位臺(tái)放置在對(duì)應(yīng)的位置，打開磁力座開關(guān)，磁力座與鋼板即可連接在一起，澆口位置就不會(huì)隨意移動(dòng)，從而保證澆口位置的準(zhǔn)確性。

圖1　澆口定位裝置圖

1.2確定模型澆口位置

根據(jù)三維模型數(shù)?；蛘邔?shí)體模型劃線結(jié)果，應(yīng)用CAD軟件出具二維澆口定位圖紙，如圖2所示?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員根據(jù)澆口定位圖在工作平臺(tái)上放置磁力座和澆口定位臺(tái)。

圖2　模型澆口定位圖

1.3澆注系統(tǒng)工藝

模型的內(nèi)澆口位置確定之后，依照澆口定位圖設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)方案，得到圖3.a所示的澆注系統(tǒng)方案。

圖3　澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖

在計(jì)算機(jī)上用1：1的瓷管數(shù)模進(jìn)行澆注系統(tǒng)的虛擬鋪設(shè)，如圖3.b所示。確定澆注系統(tǒng)鋪設(shè)方式和所使用瓷管的數(shù)量，最終的結(jié)果繪制成澆注系統(tǒng)作業(yè)指導(dǎo)書，并出具澆注系統(tǒng)BOM統(tǒng)計(jì)表，結(jié)果如表1所示。

1.4鋪設(shè)澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)鋪設(shè)時(shí)，按照模型澆口定位圖紙和澆注系統(tǒng)BOM統(tǒng)計(jì)表，準(zhǔn)備澆口定位、瓷管等，然后按照?qǐng)D3.b所示的澆注系統(tǒng)虛擬鋪設(shè)圖鋪設(shè)澆注系統(tǒng)，瓷管與瓷管之間用膠帶纏繞牢固，然后在澆注系統(tǒng)上放置圖4所示的吊運(yùn)工裝。澆注系統(tǒng)與工裝的主骨架與附骨架之間用鐵絲、膠帶等連接物連接牢固，然后再吊運(yùn)，保證澆注系統(tǒng)工作地點(diǎn)的可移動(dòng)性和澆注系統(tǒng)的完好性。

表1　澆注系統(tǒng)BOM統(tǒng)計(jì)表

圖4　澆注系統(tǒng)吊運(yùn)圖

2　澆注系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

在澆注系統(tǒng)使用前，在模型內(nèi)澆口定位臺(tái)放置合適的內(nèi)澆口瓷管，保證瓷管上沿處于同一高度，即內(nèi)澆口處于同一水平面，然后流砂。型砂流到與瓷管上沿平齊后刮平，從工裝吊點(diǎn)起吊澆注系統(tǒng)，整體放在模具內(nèi)澆口上，使其與對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口瓷管對(duì)齊。拆卸工裝、流砂造型，完成澆注系統(tǒng)鋪設(shè)，如圖5、圖6所示。

圖5　澆注系統(tǒng)與模具對(duì)接圖

以寧夏共享鑄鋼有限公司所生產(chǎn)的660Q大缸下箱流砂造型為例，在未采用整體式鋪設(shè)方案之前，下箱造型流砂（包括鋪設(shè)澆注系統(tǒng)）時(shí)間為5人/6 h；采用整體式鋪設(shè)方案后，造型時(shí)間為4人/3.5 h，時(shí)間縮短了41%，生產(chǎn)效率得到顯著提升。

圖6　 澆注系統(tǒng)吊運(yùn)對(duì)接圖

3　結(jié)論

應(yīng)用澆注系統(tǒng)整體式鋪設(shè)，相比其他鋪設(shè)方法，具有下列創(chuàng)新之處：

（1）減少了一邊流砂一邊鋪設(shè)澆注系統(tǒng)的時(shí)間，降低了集中勞動(dòng)強(qiáng)度；

（2）澆注系統(tǒng)可以在生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)鋪設(shè)，將原先造型過程“流砂-鋪設(shè)澆注系統(tǒng)-再流砂”的串行工作模式變?yōu)闈沧⑾到y(tǒng)提前或同步準(zhǔn)備的并行工作模式，極大地提高了造型流砂的生產(chǎn)效率；

（3）整個(gè)橫澆道全部在地面密封，不存在夾砂缺陷，保證了鑄件表面質(zhì)量；

（4）整個(gè)橫澆道保持水平，保證了澆注過程中鋼液平穩(wěn)及良好的流動(dòng)性。

［1］ 劉文川，黃睿，李紅，等.鑄鋼件澆注系統(tǒng)最小截面積計(jì)算公式探討［J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，2002（02）.

［2］ 薛冰，陳宗民.砂型鑄造套筒類鑄件的澆注系統(tǒng)特點(diǎn)｛J］.中國(guó)鑄造裝備與技術(shù)，2006（05）.

The Research and Application of Integrated Laying Method of Casting Gating System

GuoXiaoLi， HE QiLiang， YAN XinFei， HUANG Jing
（Kocel Steel Foundry Co.Ltd.， Yinchuan 750021， Ningxia， China）

The problems of traditional gating system in large steel casting such as gating system laid outof-fl atness， with larger gaps between porcelain tubes have been effectively solved with a designed gating system integrated laying method consisting of sprue fixed position， integrated laying porcelain pipe， gating system integrated lifting up and transporting， hence with the production effi ciency improved， the operator labor intensity reduced and the molding work environment improved. A casting process with smooth moving molten steel has also been ensured at the same time， without the infl uence of the sand into the gating system on the quality of the castings. The production practice has verifi ed its signifi cant effect.

Large steel castings；Gating system；Integrated laying

TG242.1;

A；

1006－9658（2015）01－0021-03

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.01.006

2014-09-02

稿件編號(hào)：1409-655

郭小利（1987—）男，鑄造工程師，主要從事大型鑄件虛擬設(shè)計(jì)、制造工作.