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横梁铸件加工
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横梁铸件加工采用了砂型铸造工艺,但是横梁是一种长型零件,尤其是宽度大于 1400m...
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横梁铸件加工采用了砂型铸造工艺,但是横梁是一种长型零件,尤其是宽度大于 1400mm、高度大于 900mm、长度大于 9000mm 的大型横梁铸件,由于其零件本身超长,很容易变形报废。

因此在铸造时,铸件的变形量主要取决于残余应力的大小、铸件结构刚性是否合 理、砂箱刚性是否合理、铸件的长度、型砂强度及浇注温度等等,只要其中有一种或一种以 上的因素达不到要求就很有可能发生铸件变形,终导致铸件报废,即降低铸件成品的合 格率。

①先进行模具制作及分型面的确定 :针对该铸件的结构特点,工艺设计时采用三 箱造型,其中模具采用东北红松,模型底框采用 200mm×200mm×10mm 的厚方管焊接而成, 而且长度方向的方管采用整根方管制成,主要目的是为了不使模具变形,提高模具的 整体结构性能。在型板上铺两层木板和一层厚度不少于 20mm 的胶合板。模具各自安装在 中、下箱型板中。模具要嵌入型板内 20mm 深,然后采用 M20 的螺丝与底框固紧,要保证型板与模具固定牢固。

②浇注位置的确定 :依据"大流量、低流速、平稳洁净地充型"的原则,为了尽可能 使铁液充型后型腔内温度场均衡,针对横梁铸件的结构特点,而且还要考虑生产成本的节 约,为此内浇口设在铸件长度方向单侧面的中心部位,这样能缩小砂箱内径尺寸,而且两个 内浇口之间的距离不小于 1000mm,是为了让两端总高度不高的地方多进铁,从而达到型腔 内铁水温度均衡。

③工艺参数的确定 :铸件留了机械加工余量,其中上部为 +20mm,下部、侧部均为 +15mm。该铸件的砂芯全部为有芯头砂芯,为了确保内腔泥芯不抬起撞穿,在上箱非加工面 上安放了泥芯撑。

④浇注系统的设计 :按照大孔出流理论设计浇注系统,球墨铸件宜即采用半封闭 式底注浇注系统,这样有利于铁液平稳进入型腔,也有利于熔渣的上浮。小截面积设置在 内浇口上,各组元截面积比这∑ A 直∶∑ A 横∶∑ A 内= 1.25 ∶ 1.55 ∶ 1,因此只需计算出较小截流面积∑ A 内,即可确定其余各组元截面积。

⑤砂箱的设计 :为了确保铸型在起吊、浇注时有足够的强度,考虑到砂箱结构的合 理性、起吊攀位置的合理安排,砂箱采用 300mm 宽的法兰边,增加砂箱在起吊时的强度和球 铁在石墨膨胀时有足够的强度来抵挡,则内壁采用 50mm 厚的钢板焊接,长度方向的钢板必 须采用整块钢板来提高砂箱的整体强度。法兰边则用 40mm 厚钢板,砂箱箱挡用 30mm 厚钢板,目的是在保证有足够强度的前提下来节省成本。上、下箱砂箱高度分别控制在 600mm, 砂箱箱挡的高度控制在 300mm,这样可以保证铸型起模后不变形,并且可以承受铸件、 型砂及上中箱的总重量的压力。起吊攀位于离中心 5000mm,目的是在起吊时重心借到两侧 面,使箱壁不易变形。

⑥夹紧装置的设计 :夹紧装置的主要作用是铸件在浇注完毕后,液态金属冷却至 共晶线以下时,石墨开始大量析出带来的巨大的膨胀力,可能将砂箱抬起、铸型型腔胀大而 引起的铸件变形,因此在铸型配箱结束后将夹紧装置放到砂箱上,然后采用梯形块插入砂 箱与夹紧装置之间并打实。

⑦浇注温度的控制及冷铁的设置 :由于横梁铸件壁厚不均匀,在冷却过程中厚、薄 两部分温度相差较大,中间较厚部分冷却慢而具有残余拉应力,侧壁部分具有压应力,促使 铸件产生翘曲变形,因此在中间较厚部分的上面增放了冷铁来减小厚、薄两部分的温度相 差,来减少残余应力。浇注温度控制在 1300℃~ 1305℃,温度过高则残余应力增加,温度过 低可能浇注不足,所以控制在 1305℃为宜。浇注时间为106秒。


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