大型机床床身浇注系统设计的实践

一８５—
铸造工艺
造缺陷；铸件主要尺寸精度不低于ＣＴｌ０。 限于笔者公司生产条件，该件委托某重型机床
底层直浇道（ＺＦ直）、底层横浇道（乏Ｆ礁）、底层分直浇 道（ＺＦ分直）、底分横浇道（ＺＦ分横）、底层内浇道（乏尸内）
厂生产，生产７件，７件都因导轨面大面积铸造缺
陷，不符合铸件技术要求而报废。笔者公司不得不
１铸件简介
铸件简图见图ｌ。铸件质量为１５．３ ｔ，最大轮廓 尺寸为７４０
ｍｍｘ Ｉ ５５０ ｍｍｘ５８０
ｍｍ；主要壁厚尺寸
极易形成晶间缩松。这种缺陷很难用冒口补缩来消 除。加之曲轴的结构特点，造成热节分散，难度更 大。但球墨铸铁在凝固过程中，也有有利因素，即石 墨球的长大，形成石墨化膨胀，膨胀力通过不太结 实的外壳作用到铸型上，如铸型刚度大于膨胀力就 束缚石墨化膨胀，这不仅限制了铸件的尺寸变大， 还会使共晶团更加致密，从而减少乃至消除晶间缩
败的关键，因此出气芯撑的外部形状取决于密封能 力。 （３）出气芯撑在铸件中相当于内冷铁，因此我 们要尽可能减少出气芯撑的激冷能力、使出气芯撑 能够很好地和铸件熔接在一起，并减少出气芯撑周 围的白口区域，这样就减少了在出气芯撑周围产生 裂纹的可能。 图２为我厂使用的出气芯撑的示意图（Ｈ为铸 件壁厚），出气芯撑为与铸件同牌号的铸铁机械加 工而得，不要求表面粗糙度，但表面须无油、无锈。 尺寸１０ ｍｍ为调整量，并有利于出气芯撑的密封。
一８６一
铸造工艺
封芯造型在大型铸铁件上的应用
李琪昌，徐君东，许峰
（齐齐哈尔第一机床厂，黑龙江齐齐哈尔１６１００５） 摘要：介绍型腔复杂、无窗口的壳体铸件生产过程中．不出砂砂芯的排气和摆放芯撑的方法。使用封芯方法，可提高多内腔无窗 口的壳体铸件质量，减少变形。 关键词：封芯造型；大型铸铁件；应用
为提高多内腔无窗口的壳体铸件质量，减少变 形，增加刚度，可以采用封芯造型工艺。此类铸件浇 成之后不用清除芯砂，使芯砂封在铸件型腔内，增 加基础件的重量，使之重心下降、平稳，并且有优良 的减震性。但这会给铸造生产带来困难，特别是芯 砂的排气，因此要改变排气方法。
流动平稳，杂质充分上浮；铁液热量分散、均布，导 轨硬度均匀。 下箱铸型设置储存冷铁液包西８０
ｍｍｘｌ６０
ｍｍ，计２ｘ５道——分横浇道５道，每道分横浇道中 段两侧分别与冷铁液包联接、沟通（图ｌ未注出）， 藉以聚集、储存冷铁液，防止浇注初期浇注系统内
的冷、脏铁液进入型腔。直浇道、分直浇道用外购订 制的浇注用耐火铸管砖（ＢＧ４４１９—８４பைடு நூலகம்形成。直浇道、
ＸＢ４４２００为半自动立体仿形铣床，最大铣削宽 度２
０００
为５３ ｍｍ；最大、最小壁厚尺寸为１０９ 两导轨面尺寸为７
ｍｍｘ３８０ ｍｍｘ５３
ｍｍ、２０ ｍｍ；
ｍｍ，用以加工各种大型模具和复杂形状的
０３０ ｍｍｘ６７０ ｍｍｘ５３ ｍｍ、７ ０３０
零件，是我国目前规格最大，经济建设急需、替代进 口、部分出口的立体仿形铣床，主要供应汽车制造 业。
铸造工艺见图ｌ。该件为自硬树脂砂、组ｊ芷：、砂
公式计算及有关公式、图表、经验校核，取∑Ｆ横＝１６２
ｅｍ２，组元断面比为乏Ｆ直：ＺＦ横：ＺＦ分直：ＺＦ分横：ＺＦ 内＝１．４：１．０：１．４：２．０：３．０。底反雨淋浇道为西２２
ｍｍ，
箱（３箱）、木模（抽芯结构、二级木模）、手工造型。铸 造收缩率按ｌ％计算；机械加工余量按ＧＢ／Ｔ１ １３５０～
４结束语
１９８２年迄今，长时间轮番生产，铸件导轨无一
铸造缺陷超过实际加工余量；铸件导轨无一镶补。 铸件符合ＪＢｎ３９９７—８５《机床灰铸铁件技术条件》。
一８７—
浇注工艺，满足自硬树脂砂对铸造工艺的特殊要求。
（１）底层浇注系统由池形浇口杯（上、下层共
先浇底层，每包浇注约４．５ ｔ后，调眼（直浇道）连续 浇注上层，直至浇满，浇注应“稳、准、快、满”。
用，双直浇道，下层先用一直浇道，上层后用另一直
浇道，直浇道间用耐火砖隔开，先下后上，下、上层
分别不问断连续浇注，俗称调包浇口杯，一端件）、
８５《铸件机械加工余量》，底、侧面为ＭＡ—Ｇ级，顶面 为ＭＡ—Ｈ级；反变形量为１０ ｍｍ；型芯负数为１ ｍｍ；分型负数为４ ｍｍ。两导轨面及其外侧面全长放 置石墨砖，砖厚５０ ｍｍ；石墨砖厚：导轨面厚一ｌ：ｌ。
计２５×５道——分横浇道５道，每道分横浇道开设
底反雨淋浇道２５道，均布（见图１），藉以确保铁液
内浇道１３道。内浇道沿铸件顶面，横向筋条方向开
设，防止冲击型芯，见图ｌ。直浇道仍沿用耐火铸管 砖形成，底面仍垫以耐火砖。 （３）铸件顶面（俗称脚板）均布补缩圆柱形明冒
Ｅｌ西６５ ｍｍｘ４００
ＸＢ４４２００床身铸造工艺简图
３浇注系统设计
采用两端同时浇注，但确保层浇，每端上、下层
ｍｍ，１２ｘ２件叫条脚板，每条脚
蕊《
Ｄ ｄ ８ １２ Ｄｌ ２５ ３０ Ｄ２ ４０ ６０ ６０ ８０
图１封芯造型的示意图
变形，而限制封芯造型工艺的使用范围。因此，在应 用此工艺时，我们应设法使型ｉ邕：的体积随铸件冷却 而减小，以消除因型芯不清理而引起的铸造应力。 ２
Ｈ＜２０ Ｈ＞２０
出气芯撑的设计
出气芯撑的设计要满足以下要求。 （１）内径要满足出气要求，型芯采用不同的砂
铁液出炉温度大于１ ４５０℃，浇注温度为１
１
３４０．
３８０℃。铸件保温时间不小于７２ ｈ。其余按有关铸
造标准执行。
分直浇道底面均垫以耐火砖，防止铁液冲击铸型，
引起碎砂进入型腔。
Ⅱ一珏
（２）上层浇注系统由池形浇口杯（同上）、上层 直浇道（∑Ｆ直）、上层横浇道（ＺＦ横）、上层内浇道（∑Ｆ 内）组成，见图ｌ。浇注系统采用封闭式。上层浇注时 间仍按上层浇注铁液质量用奥赞公式校核，取乏，
４．结论
综上所述，树脂砂完全可用于大型铸件，甚至 厚大截而球铁铸件生产。除应由上述的先进工艺确
保质量外，设备运行状态也不可忽略。再生机脱模
率、除尘设备的除尘效果等都直接影响再生砂的灼 烧减量及树脂粘结剂的加入量。生产中我们将再生
砂的灼烧减量严格控制在３０％以下，从而有利地降
低了生产成本，确保了产品质量。
板开设１２件，见图ｌ。冒口直径：法兰厚度＝０．８５：ｌ。 铸件顶面筋条相交处，均布腰圆明出气冒口３０
ｍｍ×２０ ｍｍｘ４００
浇注系统分别独立设置。底（下）层采用分散式多渠
道的底反雨淋浇注系统，确保导轨质量。采用快浇
ｍｍ，计３９件，见图１。出气冒口宽
度：筋条厚度＝０．６５：ｌ。 （４）浇注使用１０ ｔ铁液包２只，两端同时浇注，
松，为此利用树脂砂流动性好的特性设计了目前国
内长度尺寸最大的震实台，并确定了最佳震实速 度、时间，从而保证了铸型的紧实度。 ２．３．２曲轴“浇不足”、“漏铁液”、“重皮”等的原因 分析及解决措施 试验初期，曲轴曾一度出现“浇不足”、“漏铁 液”、“重皮”等缺陷，经详细分析，确认是由于树脂 砂发气量大，而高紧实度的铸型又使砂型透气性下 降，大量气体在曲轴内腔形成很大的反压力。阻碍 铁液充满铸型，同时造成铁液充型不稳，易产生夹 渣、重皮甚至“浇不足”。最初，仅在砂型中扎排气 孔，但铁液一旦在排气孑Ｌ中没有凝固住，由于在浇 注的压力下，排气孑Ｌ周围的型砂在高温作用下发生 软化，被铁液冲刷，排气孑Ｌ会越来越粗而造成“漏铁
液”。经反复论证，在砂型内埋入合适的铁管，铁液 一旦进入排气孔，由于铁管的激冷能马上使铁液凝 固，既保证了型砂浇注初期气体的排出，又避免了 “漏铁液”现象。
３社会效益与经济效益评估
笔者公司铸铁车间树脂砂技术改造全面转产 后已成功地生产了２４０／２８０系列柴油机缸体和曲 轴。铸件外观质量好，表面粗糙度Ｒａ可达２５～５０ 斗ｍ，尺寸精度等级达ＣＴ９．ＣＴＩ ｌ级，曲轴废品率可 下降５％。６％，工艺一直稳定可靠。
图２
出气芯撑的示意图
３铸件内应力的改善
铸件在冷却过程中产生线收缩，铸件的收缩率 为Ｏ．８％～１．０％，则型腔总体积将减少２．４％～３％，由
种其发气量也不同，由于计算十分繁琐，所以一般 都借用普通造型工艺中型芯通气道的参数。
（２）要容易密封而不被铁液灌人，这是铸件成 于型芯阻碍体积缩减而产生机械阻碍应力，当型芯 苷善；等荨导吕善摹等等荨导吕等；苷跖＝善；荨等等等苷善暑；导善荨荨荨蔷；；；；荨暑等荨导暑善荨孑荨；；等荨寻等苷导吕善；譬荨荨善导荨善摹荨等荨；《等荨；等等善；等＃善善荨；善葛善
１封芯造型的工艺特点
封芯造型工艺与普通造型工艺的区别在于型 腔封闭、型芯不清理，而其它工艺参数基本相同。图 ｌ为封芯造型的示意图。 由于型腔封闭．型芯没有芯头，出气采用特殊 方法，我们利用专用芯撑的中心孔作型芯出气通 道，把这种专用芯撑称为出气芯撑。 正确使用出气芯撑，可以将型芯中产生的气体 引到型外而获得健全的铸件。但是，由于不清砂，型 芯阻碍铸件收缩而造成铸件应力无法释放。严重 时，在消除内应力的热时效过程中产生裂纹，或在 冷却过程中重新产生残留应力，在铸件加工后产生
内＝１５６
ｅｍ２。组元断面比为∑Ｆ直：ＺＦ横：ＺＦ内＝１．５：
１．２－１．０。内浇道为立式，尺寸为１２／８×３８ ｍｍ，数量为
１３×２道叫道上层横浇道，每道上层横浇道开设
１．池形浇口杯 ２．底层直浇道３．底层横浇道４．底层分直浇道 ８．出气冒口 １０．ｔ层横浇道 １１．上层直浇道 ５．底层分横浇道６．底层内浇道７．补缩冒口 ９．上层内浇道 图ｌ
组成，见图ｌ。浇注系统采用封闭一开放式，底层横
浇道为控制断面。按底层浇注时间５０。６０ ｓ（上、下 层浇注时间计１００～１２０ ｓ）、底层浇注铁液质量为
９．１５
自行组织生产，该件一次性试制成功，经近２０年长
时间轮番生产，取得满意效果。
ｔ（上、下层浇注铁液总质量为１８．３ ｔ）。根据奥赞
２铸造工艺简介