V法造型帶大螺紋預(yù)埋件固定工藝改進(jìn)

蘆陸平，鄧剛虎，陳晉平

（山西華德冶鑄有限公司,山西臨汾 041000）

港口機(jī)械大型配重鐵如圖1所示，安裝要求鑄件本體鑲嵌大型內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)嵌件，鑄件成型時必須將已加工好的具有內(nèi)螺紋的制件固定在鑄型上。而帶螺紋預(yù)埋件的固定在鑄造工藝上經(jīng)常采用與內(nèi)螺紋嵌件相匹配的普通螺桿或者螺栓固定，并將螺桿或螺栓固定在鑄型內(nèi)。

圖1 港口機(jī)械大型配重

實際生產(chǎn)中，港口機(jī)械大型配重鑄件采用V法鑄造成型，工藝要求在鑄造過程中帶大螺紋的預(yù)埋件固定采用預(yù)埋螺栓，成型后將預(yù)埋螺栓從鑄件上旋出。在實際生產(chǎn)過程中，在鑄造成型澆注后，由于鑄件重量大，體積也比較大，在鑄件毛坯轉(zhuǎn)運(yùn)和表面拋丸清理過程中，由于預(yù)埋件固定的配合螺桿或者螺栓一般位于底面，并且會突出來，這時候極容易與地面接觸受到外力的作用，容易碰傷或嚴(yán)重變形，造成在清理過程中預(yù)埋件的固定螺栓取不出來，預(yù)埋件絲扣變形。同時帶大螺紋的預(yù)埋件固定采用預(yù)埋螺栓絲扣旋進(jìn)預(yù)埋件的長度一般不能超過5 mm，如果太長預(yù)埋件與螺栓同時經(jīng)過高溫過程的熱脹冷縮，由于收縮率的差異也會造成螺栓取不出來。

螺栓不易從嵌件上旋出直接影響了鑄件產(chǎn)品質(zhì)量，也嚴(yán)重影響了現(xiàn)場操作工人的勞動情緒，更嚴(yán)重影響清理進(jìn)度，增加清理和返修的人工和物料成本，嚴(yán)重時直接導(dǎo)致鑄件報廢，嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的交貨時間。

該產(chǎn)品連續(xù)的生產(chǎn)，多數(shù)鑄件在毛坯狀態(tài)下就出現(xiàn)預(yù)埋件的固定螺栓被外力歪曲，預(yù)埋件絲扣變形的質(zhì)量缺陷，嚴(yán)格的鑄件生產(chǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)工藝路線現(xiàn)場控制的效果也不明顯，讓生產(chǎn)管理者極為頭疼。針對這個問題結(jié)合V法鑄造的特點，決定嘗試一個新工藝方案，即采用硬質(zhì)木材加工螺桿用于替代金屬大螺栓固定預(yù)埋件。

1 工藝可行性分析與設(shè)計

1.1 采用硬質(zhì)雜木加工螺桿替代V法造型大螺栓預(yù)埋件固定工藝方案

V法鑄造與其他砂型鑄造顯著不同在于型砂中不加任何附加物，利用薄膜負(fù)壓（-0.065 MPa～-0.040 MPa），在幾乎真空狀態(tài)下使干砂緊實成型[1]。首先選取具有一定硬度的雜木做原材料，根據(jù)港口機(jī)械大型配重的預(yù)埋件螺紋孔尺寸加工木質(zhì)螺桿，結(jié)合鑄造工藝要求，將預(yù)埋件裝在硬木螺桿上，然后放入固定位置的模型中，如圖2所示，然后覆膜、加砂、抽真空、澆注、開箱。開箱后發(fā)現(xiàn)硬木螺桿已燃燒完，轉(zhuǎn)運(yùn)的時候沒有了螺桿，就不會出現(xiàn)螺紋碰傷或者難以取出或去除的問題。

實踐證明：采用硬質(zhì)雜木加工螺桿，用于替代V法造型帶大螺栓預(yù)埋件固定工藝可行。該工藝的實施將很大程度上減少大型預(yù)埋件固定螺絲碰傷或嚴(yán)重變形現(xiàn)象，降低清鏟的工作量，降低人工成本，提高鑄件表面質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

圖2 采用硬質(zhì)雜木加工螺桿替代大螺栓固定預(yù)埋件工藝

1.2 理論分析

理論上，在鐵液快速注入V法型腔內(nèi)，高溫狀態(tài)下的預(yù)埋件和硬質(zhì)雜木螺桿自身溫度急劇上升但是由于嚴(yán)重的缺氧，高溫的預(yù)埋件及硬質(zhì)雜木螺桿不能迅速燃燒，能在一定的時間內(nèi)保持基本的狀態(tài)，在鐵液與型腔、鐵液與預(yù)埋件結(jié)合部鐵液逐步凝固，又在型腔內(nèi)的造型砂被抽真空的情況下，缺氧的硬質(zhì)雜木螺桿繼續(xù)存在，基本上完成了鐵液凝固前對預(yù)埋件的固定保護(hù)作用；一定的時間（15 min）后，鑄件表層已經(jīng)凝固；V法工藝過程要求鑄件在砂箱內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)下保持一定的時間，基本上保證了預(yù)埋件絲孔的原狀態(tài)要求。隨著時間的延長，硬質(zhì)雜木螺桿會在開箱前燃燒完畢，所以開箱的時候已經(jīng)沒有了螺桿，避免了預(yù)埋件螺紋碰傷或者螺桿難以取出或去除的問題。

2 應(yīng)用結(jié)果

實際操作過程中，為了確保預(yù)埋件在本體中的位置，必須保證硬木螺桿在鑄件表面凝固后再燃燒。在預(yù)埋件安裝在硬質(zhì)雜木螺桿上時，在預(yù)埋件與型腔接觸的表面上均勻涂上一層鑄型修補(bǔ)劑，使預(yù)埋件與型腔表面不存在縫隙，阻斷了鐵液接觸到硬質(zhì)雜木螺桿，以延后雜木螺桿燃燒開始的時間。

實際應(yīng)用效果很好，解決了大型預(yù)埋件固定螺絲碰傷或嚴(yán)重變形問題，降低了鑄件清理的工作量，沒有了預(yù)埋件因為固定螺絲碰傷或嚴(yán)重變形缺陷造成的返修材料費(fèi)用。

3 結(jié) 論

在V法鑄造帶大螺紋預(yù)埋件過程中，用具有一定硬度的木質(zhì)螺桿固定預(yù)埋件代替金屬螺桿或者螺栓固定預(yù)埋件工藝可行，可以有效避免采用金屬螺桿或者螺栓固定預(yù)埋件時出現(xiàn)預(yù)埋件固定螺絲碰傷或嚴(yán)重變形問題?？梢栽赩法鑄造類似產(chǎn)品中推廣。

通過實驗和試制，要實現(xiàn)采用硬質(zhì)雜木加工螺桿替代V法造型帶大螺紋預(yù)埋件固定，必須嚴(yán)格按照V法造型工藝要求操作，完全、準(zhǔn)確、細(xì)致地完成預(yù)埋件固定的每一個細(xì)節(jié)，才能更好地規(guī)避風(fēng)險，保證無不良、報廢品鑄件發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 葉升平，劉德漢.國外V法鑄造鑄造資料匯編［M］.華中科技大學(xué)材料成型與模具國家重點實驗室.2008，12.

［2］ 于凝，孔亞南，潭濤.V法鑄造工藝參數(shù)的控制［J］.現(xiàn)代鑄鐵.2016（3）：58-62.

［3］牛德良，汪大新.V法鑄造缺陷爛砂的原因分析與控制措施［J］.鑄造設(shè)備與工藝，2013（2）：24-25.