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摘要：井圈井蓋的傳統(tǒng)生產(chǎn)以砂型鑄造為主，隨著鑄造工藝的不斷進步，傳統(tǒng)鑄造與消失模鑄造的相比，局限性越來越明顯。但是井圈井蓋的鑄造工藝消失模鑄造方面是個難題，且本產(chǎn)品為出口鑄件，從材質(zhì)，機械性能到表面質(zhì)量要求各位嚴(yán)格。經(jīng)過反復(fù)試驗，終于攻關(guān)成功，得到了完善的消失模生產(chǎn)工藝。本文主要從鑄件的防變形，鑄造缺陷處理等方面闡述井蓋井圈的生產(chǎn)工藝。

關(guān)鍵詞：井圈井蓋；消失模；防變形；缺陷處理；生產(chǎn)工藝

1零件分析

井圈井蓋主要用于城市的建設(shè)鋪設(shè)的地下管道與地面通口處。比如下水道、地下煤氣管道、電力管道、通訊管道等，這些管道每隔一段會有一個與地面相同的維修出口，每個出口處都需要與地面相平，所以井圈井蓋在每個出口處即起到遮蓋保護作用，又起到承重作用。產(chǎn)品如圖1所示。

鑄件尺寸：井圈850×850mm，井蓋直徑605mm，井蓋厚度6mm，井圈厚度4mm。

鑄件材質(zhì)：QT500-7，球化率大于80%，球化三級以上。

鑄件質(zhì)量：井蓋30kg，井圈28kg，總重58kg。

鑄件質(zhì)量要求：鑄件無冷隔、夾渣、夾砂等鑄造缺陷，試棒強度和延伸率達(dá)到QT500-10牌號要求，組織中不允許出現(xiàn)滲碳體，鑄件做拉伸試驗要求百分百合格。

鑄件特點為大平面且是薄壁件，此類鑄件的生產(chǎn)難度大。

主要問題：（1）在于鑄件平面較大，在成型機制模起模過程中容易變形；

（2）白模涂刷過程中，刷涂涂料后重量增加，因重力產(chǎn)生形變；
（3）埋箱，砂子造型過程中因砂子流動造成黃模變形；
（4）鑄件屬于薄壁件，在鐵水充型過程中溫度降低快，容易造成冷隔缺陷。

2工藝分析

消失模鑄造分為：白區(qū)、黃區(qū)、黑區(qū)三個主要工部，

想要把鑄件的質(zhì)量把控做好，需要控制好三個工部的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。根據(jù)鑄件特點做好相應(yīng)的生產(chǎn)措施。

2.1白區(qū)

（1）使用間歇性半自動蒸汽預(yù)發(fā)機，發(fā)泡原料為共聚料（凱斯特STMMA-3A），為了滿足澆注時發(fā)氣量小，燃燒后殘留物少且成型后白模強度達(dá)到要求，預(yù)發(fā)后珠粒密度22~23g/L，預(yù)發(fā)后烘干熟化至少5h后使用

（2）井圈井蓋屬于大平面鑄件，大平面鑄件成型模具容易有料充不實的現(xiàn)象，從成型機充料時要預(yù)留足夠的預(yù)合模間隙，料槍口數(shù)量要多，另外像井圈這種壁厚較薄成園環(huán)狀，料槍的位置可以選在井圈的下沿，

（3）井蓋白模在起模時要確保白模不發(fā)生翹曲，水冷時間要足夠。開模時冷卻水，水溫用手試溫不燙手為合適，后用冷卻水將白模吹起來。剛成型的白模強度不夠，要用雙手放在平整度好的烘干架上，置于白模烘干房，白模烘干房溫度在35-45度之間

（4）如取模困難時，可在模具表面涂刷肥皂水，方便取模，保證白模不在受力情況下發(fā)生形變。

   為防止模型在涂料涂刷以及埋箱造型過程中發(fā)生形變，需制作相應(yīng)的防變形工裝，井蓋井圈都為大平面薄壁件，據(jù)此，測量尺寸后用方鋼制作方形平面支撐架，把模型固定在平面支撐架上。在固定過程中需要注意的細(xì)節(jié)有:

a、制作的支撐架表面不是水平的，如果直接把白模固定在支撐架上會使白模在組型過程中發(fā)生形變，因此，首先把白模與支撐架粘結(jié)處貼上覆膜砂塊，然后在水平面上貼好的磨片上，把覆膜砂塊磨成平面，最后把白模固定到支撐架上；

b、井圈在固定時注意井圈表面斜拉筋處，拉筋位置應(yīng)力較大，如果加粘結(jié)點，會使拉筋處發(fā)生翹曲；

C、因粘結(jié)面較多，選用冷膠粘結(jié)，模型粘結(jié)好之后，用壓塊壓好，防止開裂。

此外，因井圈底面鏤空較多，鐵水流程較長，極易造成冷隔缺陷，為了防止冷隔缺陷的產(chǎn)生，需要在井圈四個外邊緣鏤空處增加流通通道，即增加連接片，使較熱鐵水通過流通的通道及時到達(dá)鑄件遠(yuǎn)端，避免通道過長，鐵水在充型過程中冷卻，造成遠(yuǎn)端冷隔。連接片的厚度與井圈厚度相同，每個鏤空處增加兩個連接片，增加流動速度。

2.2黃區(qū)

黃區(qū)涂刷注意：

（1）使用球鐵涂料按照規(guī)定配比進行攪拌。涂刷采用浸涂方式，因此攪拌1h，波美度達(dá)到1.6左右即可；

（2）對組好的白模分3次進行涂刷，以便每層涂料徹底干透。烘干房溫度設(shè)置在50℃，濕度設(shè)置為16以下。前兩遍各烘干1天，第三遍烘干一天后，對露白處進行補涂，澆口及進水口處加厚涂刷。三遍后白模涂料厚度達(dá)到0.8~1.2mm，澆口及進水口處達(dá)到2~2.5mm；

（3）因白模體積較大，選用噴淋式涂刷，使用特制涂料槽，涂料槽內(nèi)部有一凹形槽，用于放置泥漿泵，用泥漿泵把槽內(nèi)涂料抽出來噴涂到白模上，噴涂完成后，懸掛在按照支撐架定制的烘干架上，涂料均勻不再流淌后，放入烘干房。

（4）埋箱之前必須仔細(xì)檢查模型是否有缺陷，包括有沒有變形，是否露白，重點部位涂料是否干透。

2.3黑區(qū)

澆注方案：井圈井蓋都屬大平面薄壁件，井蓋厚度為6mm，井圈為4mm，因此，澆注方案的確定應(yīng)該以鐵水快速充型為原則，井蓋工藝做好防變形之后從內(nèi)測拉筋處開兩個內(nèi)澆口，選用50×50mm的直澆道澆注，采用立澆方案，成品率高，工藝較為簡單不再贅述。貴州消失模模具廠。 

井圈的工藝難度較大，因壁厚只有3mm，鐵水流動性以及充型速度都非常關(guān)鍵，極易出現(xiàn)冷隔缺陷。因澆注原則為鐵水快速充型，故選用充型速度最快的雨淋式平澆的澆注方案。雨淋顧名思義，就是在鑄件的頂部盡量多設(shè)置內(nèi)澆口，使鐵水通過多個通道快速進入模型當(dāng)中，完成充型。因鑄件平放，埋箱過程不宜保證水平，若傾斜角度大的話，會使鐵水先進入水平低的方位，對側(cè)無鐵水進入，鐵水分布不均勻，鐵水的流道會變相增加，產(chǎn)生冷隔缺陷。為了避免缺陷的產(chǎn)生，設(shè)計澆注系統(tǒng)時，在橫澆道上方設(shè)置一環(huán)形澆道，使鐵水充滿內(nèi)澆道后返上環(huán)形澆道再由環(huán)形澆道把鐵水均勻分配到內(nèi)澆口，進入模型內(nèi)部進行充型。

為了提高生產(chǎn)效率，井圈采用箱內(nèi)組型的方式，一箱三件，由直徑為80mm的直澆道相互連接組成，埋箱過程中注意連接處需用涂料泥把連接縫隙修補完全，否則可能使砂子通過連接縫進入澆注系統(tǒng)內(nèi)部造成夾砂缺陷，也會有粘砂缺陷產(chǎn)生。埋箱過程如圖5所示。

根據(jù)機械性能及流動性，適當(dāng)提高碳當(dāng)量，鑄件的化學(xué)成分含量預(yù)設(shè)為：

C：3.2%~3.5%；Si：2.3%~2.6%；Mn：0.6%~0.8%；P：0.027%~0.035%；S<0.02%

配料比例為：

生鐵：75%，廢鋼：10%，

硅鐵：1.3%，錳鐵：1.1%，球化劑：1.3%

澆注過程中的工藝參數(shù)設(shè)定為：

負(fù)壓值：-0.04MPa，澆注速度：15~20s，澆注溫度：1470℃左右。

鐵水澆注前做好除渣工作，澆注溫度不低于1470℃左右。澆注前將負(fù)壓系統(tǒng)打開，負(fù)壓度控制在0.04~0.05-MPa。一次澆包澆注2箱，4個澆注口，為了防止沖砂現(xiàn)象，采用陶瓷澆口杯與陶瓷澆道管配合，并在做好澆口杯后用水玻璃砂固定澆口杯。鐵水包鐵水澆完后，將所有砂箱蝶閥打開，負(fù)壓調(diào)至0.015~0.02-MPa，保壓15min。

澆注時，注意澆注速度控制，一般節(jié)奏：慢—快—慢。在鐵水不反噴的情況下，盡量加快澆注速度，盡量控制在控制在20s內(nèi)。為保證球化效果，澆注隨鐵液放入0.1%孕育劑經(jīng)行隨流孕育。保壓完成后，砂箱運轉(zhuǎn)系統(tǒng)自動運轉(zhuǎn)1h后有自動翻箱機翻出，送到清理工位經(jīng)行鑄件清理。井圈鑄件如6圖所示。

3總結(jié)

通過反復(fù)的生產(chǎn)澆注，確定的上述工藝流程基本滿足澆注出的合格的鑄件產(chǎn)品，且能保證較高的成品率。但澆注的結(jié)果也會出現(xiàn)諸如氣孔、冷隔等鑄造缺陷。出現(xiàn)氣孔其主要原因在于白模密度、烘干程度以及負(fù)壓的保持。對于冷隔，由于球化溫度與澆注溫度存在一定的沖突，為平衡這一點，還需做進一步的改進，必要時需整個澆注作業(yè)節(jié)拍做出調(diào)整。

消失模鑄造的整套工藝流程較其他普通鑄造方式，各個環(huán)節(jié)可謂環(huán)環(huán)相扣，哪一個環(huán)節(jié)稍有紕漏，鑄件澆注就會出現(xiàn)問題。因此一個可行的工藝流程必須靠一個穩(wěn)定負(fù)責(zé)的管理團隊去執(zhí)行操作。