球墨鑄鐵前蓋材質(zhì)為QT700-2，采用濕型砂工藝生產(chǎn)。由于濕型砂砂型硬度不及鐵型覆砂工藝，因此鑄件在凝固過程中不能完全實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵的自補(bǔ)縮，需要采取相應(yīng)的防縮措施。在前期的生產(chǎn)中，我廠采用冷鐵工藝來解決鑄件內(nèi)部的縮松問題。但在批量生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，冷鐵工藝不僅成本高，而且質(zhì)量不穩(wěn)定，氣孔和縮孔廢品比例較高。對原始工藝進(jìn)行了改進(jìn)，徹底解決了前蓋內(nèi)部縮松問題，保證產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)。

1　初始鑄造工藝設(shè)計(jì)

前蓋材質(zhì)為QT700-2，基本壁厚9 mm，底部法蘭盤壁厚40 mm，頂部壁厚23 mm，有四個(gè)獨(dú)立的搭子，壁厚不均勻（圖1）。分型面按常規(guī)設(shè)計(jì)選在接近中部的法蘭面位置，鑄件小端置于上箱，大法蘭及砂芯芯頭置于下箱（圖2），內(nèi)澆道從大法蘭面進(jìn)入型腔，內(nèi)腔采用手工自硬砂整體砂芯。

2　結(jié)果分析

該工藝生產(chǎn)效率低的主要原因是生產(chǎn)中使用了大量的冷鐵，其中外冷鐵需要在自硬砂制芯時(shí)人工下入芯盒，嚴(yán)重制約了手工自硬砂砂芯的制芯效率；而頂部四個(gè)獨(dú)立搭子處的內(nèi)冷鐵，需要在造型時(shí)人工插入型腔，大大影響造型時(shí)的生產(chǎn)效率。

產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，頂部四個(gè)搭子處集中出現(xiàn)鑄造缺陷（圖6）的主要原因是：①內(nèi)冷鐵下入型腔的質(zhì)量不受控。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，工藝設(shè)計(jì)內(nèi)冷鐵需垂直下入上箱型腔，其對冷鐵插入型腔的深度和垂直度都有嚴(yán)格的要求。而受當(dāng)前生產(chǎn)線限制，內(nèi)冷鐵采用人工方式插入型腔，冷鐵下入型腔的質(zhì)量存在很大偏差：內(nèi)冷鐵下入鑄件尺寸過短，不能消除縮松，過長或過于偏斜，就不能完全加工掉，導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。②冷鐵的質(zhì)量不受控制。內(nèi)冷鐵為采購成品件，其尺寸有一定的偏差，當(dāng)偏差過大時(shí)，就會(huì)影響冷鐵的激冷效果；內(nèi)冷鐵使用前需要進(jìn)行回烘，除去表面潮氣。但其在生產(chǎn)儲(chǔ)存使用過程中表面難免會(huì)有生銹及污染，鐵液澆注時(shí)將會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，導(dǎo)致冷鐵周圍出現(xiàn)氣孔，面積過大時(shí)將會(huì)導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。③破壞型腔。內(nèi)冷鐵在人工插入型腔時(shí)很容易將冷鐵根部的砂胎碰壞，導(dǎo)致冷鐵周圍出現(xiàn)砂孔缺陷。

3　工藝優(yōu)化方案

工藝改進(jìn)主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：①減少冷鐵使用量，法蘭環(huán)處熱節(jié)盡可能通過冒口進(jìn)行補(bǔ)縮；內(nèi)冷鐵改為外冷鐵。②整體砂芯改為吊砂，降低成本，提高生產(chǎn)效率。具體改進(jìn)方案如下。

（1）鑄件防縮設(shè)計(jì)改進(jìn)。針對法蘭環(huán)處環(huán)狀熱節(jié)，取消內(nèi)腔冷鐵，改為法蘭側(cè)面設(shè)置大冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。通過對鑄件模數(shù)及熱節(jié)的計(jì)算，為滿足鑄件的補(bǔ)縮要求，冒口尺寸設(shè)計(jì)為Φ80 mm×140 mm，冒口徑尺寸設(shè)計(jì)為Φ25 mm×20 mm。針對頂部法蘭搭子處熱節(jié)，取消內(nèi)冷鐵，改為外冷鐵激冷，配合側(cè)冒口補(bǔ)縮。由于四個(gè)搭子相對于頂法蘭是四個(gè)獨(dú)立的厚大熱節(jié)，故外冷鐵不能簡單設(shè)計(jì)為環(huán)形片狀冷鐵，因?yàn)榄h(huán)形冷鐵對法蘭與搭子的激冷效果相同，此時(shí)四個(gè)搭子仍然處于相對的熱節(jié)狀態(tài)。故冷鐵設(shè)計(jì)成四個(gè)獨(dú)立的塊狀冷鐵，分別針對四個(gè)搭子進(jìn)行激冷。

（2）整體砂芯改為吊砂。取消法蘭環(huán)冷鐵后，前蓋內(nèi)腔只有油槽處需要使用砂芯，其余部位可以通過吊砂工藝實(shí)現(xiàn)。因此重新對該產(chǎn)品進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，分型面仍然選擇在法蘭面，鑄件全部置于下箱，鑄件內(nèi)腔通過吊砂形成，局部油槽放置一處小砂芯。這種設(shè)計(jì)，使砂芯重量從33 kg降低至0.5 kg，大大降低了制芯成本。

經(jīng)工藝優(yōu)化后，通過生產(chǎn)驗(yàn)證，較好的解決了鑄件縮松問題，產(chǎn)品的砂孔、氣孔等廢品也顯著降低。產(chǎn)品批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，很好滿足了顧客的需要。

4　結(jié)論

（1）內(nèi)冷鐵采用手工方式下入型腔時(shí)，不適用于大批量生產(chǎn)。內(nèi)冷鐵在解決鑄件縮松問題時(shí)，其對插入型腔的深度和垂直度都有很高的要求，僅適用于單件或小批量的生產(chǎn)驗(yàn)證。在大批量生產(chǎn)中，內(nèi)冷鐵容易造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，出現(xiàn)偏斜、氣孔、砂孔等廢品。

（2）外冷鐵的使用會(huì)降低產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，因此，在進(jìn)行鑄件防縮設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能采用熱冒口補(bǔ)縮，可大幅提高生產(chǎn)效率。

作者：高鳴，劉軍暉，陳闖，高存貞

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