高壓電氣產(chǎn)品鋁合金支架鑄件的工藝優(yōu)化

姜 麗，程俊明，李勝君，王家文，孫曉莉，于 程，劉 寧，趙娜娜

（新程（營(yíng)口）精密設(shè)備有限公司，遼寧營(yíng)口 115009）

隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人民生活對(duì)電力的需求量越來(lái)越大，對(duì)輸變電設(shè)備提出了更高的要求。對(duì)于與之配套的高壓電氣產(chǎn)品中的鋁合金鑄件質(zhì)量要求也隨之提高，以滿足產(chǎn)品銷售市場(chǎng)（國(guó)內(nèi)外）的需求[1]。本文針對(duì)鋁合金支架鑄件工藝進(jìn)行深入研究，從開始的金屬型樹脂砂芯一模一件傾轉(zhuǎn)重力鑄造模具，改為金屬型一模八件的低壓鑄造模具。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，完全符合鑄件順序凝固原理，生產(chǎn)出了高效優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

1 鑄件結(jié)構(gòu)

該支架為國(guó)內(nèi)某高壓電氣配套智能化145kV產(chǎn)品的重要部件，鑄件外觀尺寸204.77mm×104.68mm×129.5mm，單重為0.9kg，材質(zhì)為ZL101A，熱處理要求：T6。

2 工藝方案

2.1 方案一：金屬型傾轉(zhuǎn)鑄造(鐵模砂芯)

傾轉(zhuǎn)式澆注機(jī)采用液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)室使模具開合模，其開合模力大，動(dòng)作平穩(wěn)，生產(chǎn)效率高且經(jīng)濟(jì)實(shí)用[2]。根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)鑄造工藝如圖2、3所示。傾轉(zhuǎn)模具如圖4所示。該工藝生產(chǎn)的鑄件比較穩(wěn)定，合格率在90%左右，每天的產(chǎn)量大約30件左右。對(duì)于以前客戶需求量比較小的時(shí)候，完全可以達(dá)到供貨無(wú)壓力。

隨著訂單激增，該鑄件的需求量也在增長(zhǎng)。原來(lái)的生產(chǎn)方式已經(jīng)滿足不了客戶的需求量，公司交貨壓力很大，為了緩和交貨壓力，更改生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的工藝改進(jìn)勢(shì)在必行。

2.2 方案二：金屬型低壓鑄造

經(jīng)過(guò)對(duì)該鑄件機(jī)構(gòu)的認(rèn)真分析，認(rèn)為如果能去除樹脂砂芯，采用金屬型、金屬芯，避免由于樹脂砂芯引起的掉砂、窩氣等缺陷。該鑄件結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，使用鐵模鐵芯可以生產(chǎn)，因此考慮使用低壓鑄造的生產(chǎn)方式。但是一模一件仍然滿足不了客戶的需求量，如果采用一模多件的生產(chǎn)方式，可以大幅度提高生產(chǎn)效率。根據(jù)本公司的低壓鑄造平臺(tái)尺寸大小，確定用一模八件鐵模低壓鑄造工藝生產(chǎn)該鑄件。工藝方案如圖5所示。

2.3 數(shù)值模擬

采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)金屬型低壓鑄造工藝方案進(jìn)行模擬（見圖6）。5s時(shí)鑄件末端開始凝固，10s時(shí)鑄件中部開始凝固，15s時(shí)整個(gè)鑄件已經(jīng)全部凝固，只有澆道還未凝固，驗(yàn)證了此鑄件順序凝固的全過(guò)程，證明此工藝方案可行。

圖1 支架簡(jiǎn)圖

圖2 金屬型傾轉(zhuǎn)工藝

圖3 金屬型傾轉(zhuǎn)工藝（帶砂芯）

圖4 金屬型傾轉(zhuǎn)重力鑄造模具

圖6 計(jì)算機(jī)模擬數(shù)值

2.4 生產(chǎn)驗(yàn)證

首件一次實(shí)驗(yàn)成功，該鑄件通過(guò)X射線探傷全部合格，機(jī)加工后無(wú)任何缺陷，鑄件機(jī)械性能非常高，表面光潔度好，小批量生產(chǎn)也沒(méi)發(fā)生任何問(wèn)題。目前已批量生產(chǎn)8000余件，合格率達(dá)99%以上。批量生產(chǎn)如圖7所示。

3 兩種方案對(duì)比

（1）生產(chǎn)效率對(duì)比

方案一：每班生產(chǎn)30件；

圖7 批量生產(chǎn)的鑄件加工圖

方案二：每班生產(chǎn)20箱次，共計(jì)160件。

（2）工藝出品率對(duì)比

方案一：鑄件重量/（鑄件+冒口重量），即0.9kg/（0.9+0.9）kg=50%；

方案二：鑄件重量/（鑄件+冒口重量），即7.2kg/10kg=72%。

（3）合格率對(duì)比

方案一：生產(chǎn)190件，合格173件，合格率為91%；

方案二：生產(chǎn)305件，合格303件，合格率為99.3%。

綜上所述，通過(guò)兩種生產(chǎn)方式對(duì)比：生產(chǎn)效率比原工藝提高5倍以上，而且使用鐵模鐵芯生產(chǎn)減少打磨量，為公司解決了一大難題；工藝出品率比原來(lái)提高了20%，而且沒(méi)有砂芯，節(jié)省了大量的人力物力；方案二的合格率高于方案一的合格率，因此方案二是比方案一更加適合該鑄件的生產(chǎn)方式。

4 結(jié)論

采用一模八件金屬型低壓鑄造生產(chǎn)方式生產(chǎn)鋁合金鑄件支架，大大地提高了生產(chǎn)效率，滿足了客戶的需求量；同時(shí)節(jié)省砂芯，減少該鑄件的打芯工序，以及減少打磨量；大幅度提升了工藝出品率；為公司降低了成本，同時(shí)也提高了鑄件的合格率。