高铬铸铁双吸叶轮铸造工艺设计及优化.docx

高铬铸铁双吸叶轮铸造工艺设计及优化近期我公司承接了国外客户来图加工的叶轮合同要求材质为耐磨铸铁A49叶轮运行环境弱酸性溶液。由于叶轮作为过流部件溶液对叶轮腐蚀性比较厉害而我厂的A49材质属于良好耐磨耐腐蚀性材料但是它的脆性比较强它的铸造性能比普通的高铬铸铁差容易抽裂铸造废品率较高。次双吸叶轮结构更复杂合理的铸造工艺尤为重要。本文主要探讨此双吸叶轮的铸造工艺及优化。一、铸件简介本次生产的双吸叶轮结构如下图所示叶轮主要特点为：双吸式叶轮上下结构对称被中间盖板隔开毛坯重量为600kg叶轮外径为800mm叶轮高度为400mm叶片上下个5枚叶片叶片厚度为30mm盖板厚度为40mm其化学成分如下C：1.85～2.15%、Si：0.3～0.8%、Mn：0.5～1.0%、P二、铸造工艺设计2.1叶轮结构较复杂模型和芯盒均采用木模叶片采用铸铝造型方法采用呋喃树脂砂造型砂型尺寸为1200*1200*400两扇。2.2分型面和拔模斜度。根据叶轮的形状在上盖板中间分型如工艺图所示查《铸造工程师手册》取拔模斜度取1%。2.3收缩率与加工量。高铬铸铁收缩率比较大一般按照2%留收缩结合我厂多年生产叶轮的实际经验叶轮流道部分基本不收缩所以流道不留收缩其余按照2%留收缩。加工量：高铬铸铁材质较硬和脆不利于机械加工所以加工量尽量留小一点参考铸件尺寸和机械加工余量（GB/T6414-1999）以及结合我厂多年实际生产经验取上箱加工量为5mm下箱加工量为4mm。2.4浇注系统和冒口设计。高铬铸铁A49材料流动性很差宜采用开放浇注系统在叶轮上下两层沿盖板芯头外圆处内浇道六道各浇道截面积按照F直：F横：F内：=1.0：0.9：1.2。其中阻流断面积为灰铸铁的1.5倍。冒口：高铬铸铁A49收缩率比普通的白口铁收缩性稍大所以在顶部放置三个冒口冒口直径大小为140高220。由于轴头盖板处较薄需要增加工艺贴补。2.5冷铁及激冷砂的放置。根据叶轮铸件结构结合高铬铸铁A49材质的特点在叶轮下盖板和靠近中心轴头位置均需要放置冷铁中芯采用激冷的铬铁矿砂混制。2.6浇注温度和浇注速度。叶轮结构复杂叶片和盖板又较薄所以尽量提高浇注温度但是高铬铸铁A49材质温度过高造成材质晶粒粗大容易开裂合理的浇注温度尤为重要根据我厂多年的现场经验确定浇注温度为：1450～1490℃浇注速度为：40～60秒。其余工艺参数查询铸造手册选取铸造工艺简图如下。三、生产过程3.1造型、制芯。我公司才用25吨移动连续混砂机进行混砂作业树枝加入量为1%固化剂为0.5%保证铸型24小时干强度不低于1.2。造型时先造下箱对砂型进行充分紧实将预先准备好的冷铁和混砂的铬铁矿砂放到需要激冷的部位然后覆盖树脂砂。造上箱时按照工艺规定放置浇注系统和冒口等并保证浇冒口冲刷根部重点紧实。过十五分钟待砂型硬了以后翻箱起模。叶轮制芯时将盖板与芯盒压紧放置起吊装置对叶片根部也采取覆盖铬铁矿砂保证厚度大于100mm叶轮中芯也采用铬铁矿砂并在中间加入冷铁棒。3.2涂刷、合箱。涂刷前对铸型和砂芯进行修磨主要是叶片根部圆角的修磨吹尽浮砂。使用醇基锆英粉涂料涂刷前将涂料进行充分搅拌均匀刷涂料均匀光滑涂刷完毕后点燃对涂料流痕和窝灰部位进行打磨涂层厚度要保证0.5～1mm易粘砂部位应涂刷至少两遍涂料浇冒口系统与铸型一样也需要重点涂刷。合箱前用喷灯烘烤10～15分钟合箱时下芯完毕后检验芯子位置是否正确并且在合箱前要验箱检查有无偏箱、壁厚是否符合浇口、气眼周围是否严密气眼是否正确、铸型有无压坏、掉砂等。3.3熔炼浇注。采用1吨中频炉熔炼熔炼时先加入高铬再加入低铬和废钢贵重合金铜镍钼等待铁水熔化完毕后加入尽量减少烧损熔化完毕后用光谱仪测定成分待成分合格后将炉内铁水温度提高到1560～1590℃出炉前采用0.1%的孕育剂进行孕育处理浇注前测温度为1450～1490℃之间。3.4铸件后处理。双吸叶轮铸件结构扭曲度比较大需要压箱五天以上待铸件温度小于50℃以下方可打箱高铬铸铁A49材质脆性大应该先热处理去除内应力然后才能切割浇冒口。四、工艺优化按照上述工艺试制生产叶轮两件得知该工艺不成熟主要为缺陷为叶片与盖板交叉根部开裂、轴头部分有气孔以及下盖板有缩孔产生针对出现铸造缺陷原因分析得知由于A49材质热裂倾向大和下盖板不能充分补缩所致。根据出现的铸造缺陷我们对工艺进行改进：1.对叶片开裂部位增加拉肋2道拉肋厚度为壁厚的5mm拉肋的断面高度是厚度的50mm2.为了有效补缩下盖板增加侧冒口三个侧冒口直径大小为?160mm高度40