加铸造行业群，学习铸造知识，加微信：15893249819
（石家庄工业泵厂有限公司，河北石家庄050100）
关键词：铸钢；泵盖；铸造工艺；铸造缺陷
泵盖是船用挖泥泵关键零部件之一，其功能是和蜗壳联合构成一个相对密封的腔体，从入口处把介质引导至叶轮处，并收集由叶轮甩出的介质，后将收集的介质引导至出口处，形成一个完整的工作路径。泵盖与蜗壳、护板的几个配合面是重点，要求无缩孔、缩松，夹杂等缺陷，这几个关键面的质量是铸钢泵盖产品的关键，也是铸钢泵盖砂型铸造技术的难点。
1）泵盖为板类铸件，壁厚不均，最厚180 mm，最薄80 mm，热节较为分散，每个热节集中处均须设置冒口，防止产生缩孔或缩松缺陷。
2）铸件主体呈现为板类结构，最大外圆两侧设计有底脚，中间内孔周围壁厚差为80 mm，热节较集中，存在补缩通道不足的问题，必须适当增加补贴。
3）泵盖结构特殊，且尺寸较大，现采用假箱造型工艺的方式来进行工艺设计。
4）材质为中碳铸钢的一种，有一定的韧性及塑性，强度和硬度较高，切削性良好，焊接性尚可。
5）为保证泵盖关键配合面的质量，工艺设计时关键配合面位于下箱，且在其上方放置发热冒口进行补缩；工装设计时配合外圆面根部增大铸造圆角，防止粘砂。
由于泵盖产品壁厚不均，热节较为分散，补缩困难，因此需要通过合理的铸造工艺设计来保证其内在质量，满足使用要求。设计合理的冒口，并采取增加补贴、倾斜浇注[1]等工艺措施保证其质量，尽量避免铸造缺陷产生，减少焊接。鉴于铸件夹杂、粘砂倾向较大，在不影响铸件使用的情况下，要尽量加大其铸造圆角。
泵盖铸造工艺如图2 所示，采用树脂砂铸造假箱造型工艺方式，浇注系统使用公司专有闸板式陶瓷浇口盆和既定规格的陶瓷浇道进行双侧引流浇注，冒口用椭圆发热冒口与普通冒口相结合的形式进行铁液的补缩。
浇注系统设计的原则是能保证充型平稳，并尽快让钢液充满型腔[2]，防止夹带空气、产生氧化物及冷隔等铸造缺陷。开放式浇注系统充型较平稳，对型腔的冲刷力较小，可防止损坏铸型。而底注式内浇道可以保证铸件充型平稳，钢液在型腔内快速上升，且不产生紊流，因此，采用底注式内浇道。
开放式浇注系统阻流面积根据铸造手册给出的经验公式设计，开放式浇注系统各组元截面积比例关系为F 直∶F 横∶F 内= 1∶（1.2～2）∶（1.2～2），从公司专有陶瓷浇道尺寸系列选用规格为φ110 直浇道，100 mm×120 mm横浇道，15 mm×60 mm内浇道10道（单侧），由于铸件尺寸较大，所用铁水量超过单个浇包容量，且主体为板类铸件，因此采用双侧浇包倾斜的浇注方式。
影响冒口补缩效果的因素有多种，如铸件材质、浇注温度、浇注速度、铸件结构，冒口安放位置等。
根据泵盖结构特点，热节部位主要集中在两处：一处是最小内圆与平板交界处，另一个是平板与蜗壳密封呈现“T”型结构处，每个热节处均必须设置冒口进行补缩，如图2 所示。
为简化计算，两个热节处均可视作板接头，做圆，其模数等于热节圆半径。
冒口的模数：M 冒=（1～1.2）M 件，从而可求出冒口具体尺寸[3]。冒口1尺寸为200/300/500，冒口2尺寸为160/240/350，椭圆发热冒口选取FT100-200/300/300.
为得到致密度高的铸件，在冒口垂直方向的补缩距离达不到时，应在冒口之下设置补贴，以保证定向凝固和补缩通道畅通。然而，由于泵盖产品的结构特点，无论是底脚最高处还是铸件最高端面处，都需要人为在冒口下的铸件上适当增加一定厚度的补贴，铸造工艺如图3 所示。
此次铸造工艺方案摒弃了以往的工艺设计思路，采用铸铁工装实样、假箱造型的工艺生产了第一件泵盖，毛坯重5 000 kg，铁水用量7 600 kg，工艺出品率65.8%. 按前述热处理工艺进行热处理[5]，力学性能Rm=620 MPa，Rp=320 MPa，A≥19.4%，Akv≥28 J，硬度为235 HBW，均满足技术要求，加工过程中铸件各加工面无缩孔、缩松等铸造缺陷，表明该工艺制定合理有效。
生产过程中容易出现的问题包括：
1）粘砂：由于铸钢件浇注温度高，涂料混制及涂刷质量必须严格按照工艺文件要求来执行，保证涂刷表面不起泡、不开裂；所有拐角及轮廓交汇处须圆角过渡，且圆角尽可能加大；造型时冒口附近及圆角根部不易舂砂、捣实，砂型强度低，容易产生粘砂缺陷，需要在冒口根部、圆角根部铺设一定厚度铬矿砂，以防止粘砂缺陷产生。
1）采用模数理论设计大型铸钢泵盖的铸造工艺并利用CASTsoft 铸造模拟软件进行凝固模拟验证，生产出的铸钢泵盖无缩孔、缩松等铸造缺陷。
