立车横梁工艺制定

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【摘 要】立车横梁的轮廓尺寸为8100mm×1400mm×1060mm，铸件浇注重量为31t，生产难度很大。本文重点阐述了运用大孔出流理论设计立车横梁的浇注系统以及结合车间实际生产条件制定的铁液准备方案和浇注过程控制等方面的内容。

【关键词】铸造；立车横梁；工艺方法；浇注系统设计

CK5250×35×63 5m双柱立式车床是我公司为用户设计的机床，其中横梁是关键部件之一，要求导轨面组织致密，表面不得有气孔、缩孔、渣孔等影响使用性能的铸造缺陷，铸件轮廓尺寸为8100mm×1400mm×1060mm，材质为HT300，工艺重量31t。

1.工艺方案的确定

1.1造型方法的选择

针对铸件的结构特点，以及对现有工装和设备的考虑，工艺设计时选用消失模实样，地坑造型工艺，实样制作时分两段，便于控制挠度，具体造型过程如下：先在地坑内打一个挠度为4mm的地平，硬化后将底排芯摆正，然后将消失模实样放在底排芯上，填砂造型，刮平上平面，等树脂砂硬化后将消失模实样掏出，后续与地坑组芯工艺相同。

1.2浇注位置的确定

横梁总长为8100mm， 长度方向的两端头呈马鞍状，受限于车间地坑条件和铸件结构特点等因素，主副浇口以底注的方式设置在横梁的两端头，同时依据 “大流量、 低流速、 平稳充型” 的原则[1]，为了保证铸件能顺利充型和铁液充型后型腔内温度场均衡，在横梁的侧面另设置一个辅助浇口。见图1。（红色部分为浇注系统）

图1 浇注系统位置示意图

1.3工艺参数的选择

横梁导轨加工量为15mm，与立柱结合面处的加工量为20mm，加大加工量主要是考虑此处砂芯过大，砂芯在铁液凝固过程中会阻碍铸件的收缩，防止毛坯成型后加工量过小，其余加工面加工量10mm，铸造收缩量1%，由于铸件整体壁厚均匀，根据经验挠度确定为4mm。

1.4浇注系统的设计

按照大孔出流理论[1]设计浇注系统。

（1）确定直浇道的有效高度H

H=H盖芯+H型腔+H杯=200 mm+1010 mm+500mm=1710mm

（2）计算浇注时间τ

τ=

（3）确定浇注系统截面比

μ1=0.60 μ2 =0.60 μ=0.55

μ1―直浇道流量系数

μ2―横浇道流量系数

μ3―内浇道流量系数

（4）计算k1 、 k2

（5）计算实际平均压头hp

hp=mm

（6）计算内浇口的截面积

（7）内浇口数量的确定和分配

考虑到铸件的浇注吨位有31t，内浇口选用瓷管，瓷管直径选择Φ50 mm

N=112cm2÷19.7cm2=5.6， 内浇口个数确定为6

浇注过程中铁液是连续注入型腔，但单个浇口内并非连续浇注，而是在不同的浇口内以接力的形式轮换浇注，所以两端头主辅浇口内浇口都确定为6-Φ50mm，侧面辅助浇口开制4道80mm×10mm内浇口。为提高浇注系统的挡渣能力，两端头横浇道采用双横浇道，一个横浇道挡渣，另一个横浇道引流，见图2

图2 双横浇道

2.浇注过程控制

结合车间现有的熔炼和浇注条件，具体操作如下：大炉熔化时选用10T冲天炉，浇包选用15T、10T、10T共三个浇包，浇注时先在端头主浇口一侧浇注15T浇包，浇注到剩余约铁液时（此时导轨已经充满），同时在端头副浇口一侧开始浇注10T包，在15T、10T包浇注接近结束时，用另一个10T包从型腔侧面浇口浇注，直到冒口溢流。选择这种浇注方式一是结合车间现有的实际生产条件，二是通过前两个浇口以底注的形式将重要部位先行充满，防止后续铁液的扰动，最后一个浇口以顶注式克服底注式补缩差的缺点，达到均衡凝固[1]和防止缩松的目的。

3.生产结果

目前按此工艺已生产2件，加工后横梁导轨面组织致密，铸件无缩孔、缩松、裂纹等铸造缺陷，达到了设计对铸件的技术要求。

4.结论

（1）针对本铸件运用大孔出流理论设计的浇注系统是合理的，其中横梁侧面的顶注式辅助浇道对防止铸件出现缩坑缺陷起决定性作用。

（2）铸件浇道采用瓷管时设置单个横浇道即不便于横浇道的放置且挡渣效果也欠佳，采用双横浇道克服了上述缺点。

（3）制定的浇注过程控制措施满足生产实际需要，而且通过本铸件的生产为以后类似的大型铸件的生产积累了经验。

参考文献：

[1] 魏兵 ，袁森 ，张卫华. 铸件均衡凝固技术及其应用[M].北京：机械工业出版社 ，1998.