裝載機(jī)853殼體大法蘭圓及平底邊框，防變形工藝實(shí)踐

　　消失模鑄造容易產(chǎn)生的三大主要質(zhì)量問(wèn)題是：鑄件變形、表面粘砂、內(nèi)部碳渣，其中任何一種問(wèn)題的大量出現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量都有致命的影響。

　　福建龍工鑄鍛公司生產(chǎn)的裝載機(jī)變矩器殼體(簡(jiǎn)稱LG853殼體)其大法蘭圓和平底邊框變形量大，在設(shè)置澆注系統(tǒng)的同時(shí)，考慮采取了整體分型、木條支撐、泡沫支撐及合理放置烘烤等措施，經(jīng)過(guò)批量生產(chǎn)工藝驗(yàn)證和改進(jìn)，保證了小變形或不變形，滿足了產(chǎn)品技術(shù)要求，采取的防變形工藝措施合理有效。

　　福建龍工鑄鍛公司的消失模鑄造，年生產(chǎn)裝載機(jī)LG853殼體在3000噸以上，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，主要問(wèn)題是外廓尺寸較大的法蘭圓容易產(chǎn)生橢圓及平底邊框存在翹曲變形，造成相關(guān)面加工余量不均，嚴(yán)重的造成報(bào)廢。

　　如何減少和消除變形問(wèn)題成為該產(chǎn)品是否穩(wěn)定生產(chǎn)的一大課題，我們從模具設(shè)計(jì)、澆道設(shè)計(jì)、拉筋支撐、烘烤放置、埋箱震實(shí)等多道工序入手，采取多種有效方法，通過(guò)不斷試驗(yàn)和改進(jìn)，完全解決了所述的橢圓及翹曲變形問(wèn)題，下面介紹我們的主要做法。

　　一、防止變形要考慮的因素

　　1)白模分型時(shí)對(duì)大直徑圓形部分要整體做出，若開(kāi)兩個(gè)半圓再粘接組合，其圓整度較差;

　　2)外形尺寸較大的模片，要有一個(gè)分型做成平面，好放置于平板玻璃上烘烤和存放，防止模片變形;

　　3)模片突出厚大處要進(jìn)行掏空處理，減少壓型出模后，珠粒冷卻不夠繼續(xù)膨脹，造成局部鼓起和變形;

　　4)對(duì)會(huì)變形部位要設(shè)置防變形拉筋或支撐;

　　5)設(shè)置澆注系統(tǒng)時(shí)，澆注位置要避開(kāi)容易產(chǎn)生變形位置;

　　6)橫澆道及防變形支撐安裝后要有利于泡沫模的浸涂和烘烤;

　　7)對(duì)類(lèi)似板塊的烘烤放置，要垂直放置為宜，避免平放時(shí)因背負(fù)涂料重量而局部下沉變形;

　　8)當(dāng)有兩遍涂料層，第一遍與第二遍的烘烤放置要錯(cuò)開(kāi)位置，避免可能的變形疊加和涂料堆積;

　　9)下模束時(shí)黃模要平穩(wěn)放人砂箱，在加砂震實(shí)過(guò)程中不傾斜不位移;

　　10)設(shè)置震實(shí)強(qiáng)度、震實(shí)角度及震實(shí)時(shí)間時(shí)，要將減少變形考慮在內(nèi)。

　　二、LG853殼體的鑄件結(jié)構(gòu)

　　鑄件結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖1, 上部是一個(gè)像澡盆的大法蘭開(kāi)口朝上中空?qǐng)A盆，圓盆側(cè)壁開(kāi)有一方形窗口，法蘭圓機(jī)加工后由螺栓與發(fā)動(dòng)機(jī)連接;

　　下部是內(nèi)凹帶平底邊框的底座 ，底座兩段寬度不同形成大小頭，底座外型有幾處臺(tái)階，構(gòu)成封閉的外圍(見(jiàn)圖2、圖3)，平底邊框機(jī)加工后由螺栓與變速箱體連接;

　　內(nèi)腔有兩階隔板和相通的孔洞(見(jiàn)圖4);整體外形尺寸長(zhǎng)710mmX寬610mmX高300mm,法蘭外徑Φ580mm, 主要壁厚12mm,最大壁厚60mm，鑄件重115Kg,

　　材質(zhì)HT200。

　　圖1 LG853殼體結(jié)構(gòu)圖一(平放)

　　圖2 LG853殼體結(jié)構(gòu)圖二(側(cè)放)

　　圖3 LG853殼體結(jié)構(gòu)圖三(立放)

　　圖4 LG853殼體結(jié)構(gòu)圖四(側(cè)放)

　　三、模具設(shè)計(jì)防變形的考慮

　　3.1白模法蘭圓盤(pán)的整體分型

　　按圖1所示的分型面分型，保證法蘭圓盆為一整體，圓盆內(nèi)側(cè)由成型機(jī)的定模形成，外側(cè)由動(dòng)模形成，側(cè)壁的方形窗口及斜孔由抽芯鑲塊產(chǎn)生。

　　由于整體壓型，模片的圓整度很好，橢圓度小于0.5mm,模片烘烤和存放時(shí)法蘭端面放置于烘烤小車(chē)的玻璃平板上，防止存放的變形(見(jiàn)圖5)。

　　為利用空間，也可以吻合疊放于相配套的下一層模片上(見(jiàn)圖6)。

　　圖5 LG853殼體法蘭圓盆整體模片

　　圖6 吻合疊放于相配套模片

　　3.2平底邊框厚大部位掏空處理

　　圖1、圖2所示的平底邊框處有一厚大部位，壓型出模后，由于該處厚大冷卻不夠，在內(nèi)部余熱作用下，珠粒會(huì)繼續(xù)膨脹，導(dǎo)致平底邊框該部位凸起，造成：

　　(1)邊框翹起不平;

　　(2)底板邊框存放于玻璃平板時(shí)，只有凸起點(diǎn)接觸，周邊懸空，久放導(dǎo)致下沉變形。

　　采取措施是，將該處厚大部位掏空處理，做出凹槽，后用泡沫板蓋平(見(jiàn)圖7、圖8)。該方法同時(shí)既減少了珠粒用量，也減少了碳渣的形成。

　　圖7 掏空處理的凹槽

　　圖8 泡沫板蓋平了凹槽

　　四、大法蘭圓防變形支撐

　　4.1用木條的支撐

　　法蘭圓內(nèi)徑較大，達(dá)到了Φ500mm,直觀考慮到若用泡沫條做支撐(大板切割)，其強(qiáng)度較弱，于是就用強(qiáng)度足夠又不重的木條來(lái)做十字支撐。

　　但木條跟模束一起浸涂料后，經(jīng)過(guò)隨涂料較長(zhǎng)時(shí)間的烘烤會(huì)彎曲變形，只能放在涂料兩遍浸涂并烘烤后進(jìn)行支撐。

　　在木條與法蘭圓的接觸點(diǎn)放Z形砂片相隔，防止接觸處的木條端頭澆注后燒掉消失變鐵。為增加法蘭圓涂層及支撐強(qiáng)度，局部再補(bǔ)刷一次涂料，再最后做一次烘烤(見(jiàn)圖9)。

　　圖9 用木條的支撐

　　圖10大法蘭端面整體朝下

　　由于需要對(duì)涂料烘烤后才能加木條支撐，所起的作用是防止造型震實(shí)時(shí)變形，這樣就要保證模束浸涂時(shí)和烘烤后不能變形。

　　為此，要將模束的大法蘭端面整體朝下，可保證法蘭不橢圓(見(jiàn)圖10)。存在問(wèn)題見(jiàn)7.1平放的烘烤位置。

　　4.2 用泡沫條的支撐

　　用木條做支撐弊端較多，而且要用杉木，成本較高，也不利于環(huán)境保護(hù)，所以還是要重新考慮用泡沫條來(lái)做支撐。并且要在浸涂前的白模就支撐上，以實(shí)現(xiàn)法蘭圓可以豎放烘烤而不變形，進(jìn)一步考慮采用如下方法。

　　4.2.1 泡沫條用壓型壓出

　　用大板切割出來(lái)的泡沫條，偏軟偏弱，強(qiáng)度不足。改用成型機(jī)壓模壓出，其強(qiáng)度要高得多，表面光滑、尺寸準(zhǔn)確。

　　4.2.2 優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)

　　1)由十字撐改為“六”字形支撐(見(jiàn)圖11)，橫桿由十字中心的一個(gè)連接點(diǎn)增加為3個(gè)連接點(diǎn)，連接點(diǎn)間距縮短了，增加了支撐剛度。

　　2)不直接支撐在法蘭圓正內(nèi)側(cè)，而是往圓盆下的一臺(tái)階處，直徑要小一些，可縮短支撐長(zhǎng)度，有利于剛度增加。

　　經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的泡沫條支撐，可以在裝接澆道時(shí)同時(shí)裝上，保證白模在放置、轉(zhuǎn)運(yùn)、浸涂及豎放烘烤時(shí)都不至于變形，對(duì)過(guò)程的防止變形起到重要作用。

　　五、平底邊框防變形支撐

　　平底邊框小頭部分壁厚較薄，懸臂伸出，剛度很差，在埋箱震實(shí)時(shí)容易翹曲變形，采取辦法是用壓制的泡沫斜支撐條，支撐于大法蘭外圓下端面，起穩(wěn)固作用(見(jiàn)圖12)。

　　圖11 “六”子形支撐

　　圖12 小頭的兩根斜支撐

　　六、澆注系統(tǒng)的設(shè)置

　　澆注系統(tǒng)的設(shè)置在《853殼體澆注系統(tǒng)的形成及后續(xù)改進(jìn)》做了論述[3]，其澆注位置是側(cè)放，橫澆道位于平底邊框的厚大處，可實(shí)現(xiàn)一箱放置2件。

　　七、涂料浸涂后烘烤的放置

　　7.1 平放的烘烤位置

　　平放有兩個(gè)位置，即大法蘭端面朝下和平底邊框朝下。由于平底邊框裝了澆道，不能平放，只能是大法蘭端面朝下，

　　其優(yōu)點(diǎn)是：大法蘭圓不容易變形，但存在問(wèn)題有：

　　(1)最大地占用了烘烤小車(chē)臺(tái)面(相對(duì)于側(cè)放);

　　(2)第一遍與第二遍的烘烤放置都在這個(gè)位置，無(wú)法錯(cuò)開(kāi)，造成模片低洼凹坑處涂料疊加堆積、甚至開(kāi)裂：

　　(3)平底邊框的小頭部分壁厚較薄，懸臂伸出，當(dāng)兩遍涂料浸涂后，承重較大，造成下垂變形。所以平放位置不宜采用。

　　7.2 側(cè)放和立放加粘泡沫支撐墊塊

　　1)由于側(cè)放位置的不平，在懸空位置加粘了一個(gè)泡沫支撐墊塊(見(jiàn)圖13)，就可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的側(cè)放(見(jiàn)圖14)

　　圖13 加貼了一個(gè)泡沫墊塊

　　圖14 實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的側(cè)放

　　2)由于立放位置的不平，在懸空位置加粘了二個(gè)泡沫支撐墊塊(見(jiàn)圖15)，就可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的立放(見(jiàn)圖16)

　　圖15 加貼了二個(gè)泡沫墊塊

　　圖16實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的立放

　　泡沫墊塊有固定的下料尺寸，用雙面膠粘于白模特定位置，起支撐平衡作用，二遍涂料烘烤后，剝?nèi)|塊，對(duì)涂料露白要補(bǔ)刷涂料。

　　7.3 側(cè)放和立放位置的好處

　　側(cè)放和立放烘烤位置帶來(lái)的好處：

　　(1)占用烘烤小車(chē)臺(tái)面小，平放時(shí)一部小車(chē)每層平放只有3個(gè)，側(cè)放時(shí)可放4個(gè)，提高33%生產(chǎn)率。

　　(2)第一遍涂料用側(cè)放位置烘烤，第二遍涂料可錯(cuò)開(kāi)90度用立放位置烘烤;

　　(3)都有利于涂料的自然流淌和避開(kāi)模片低洼凹坑處涂料的疊加堆積甚至開(kāi) 裂：

　　(4)平底邊框的小頭不會(huì)因兩遍涂料負(fù)重造成下垂變形。

　　八、埋箱震實(shí)的防變形

　　以上采取的方法和措施都是為了使埋箱前的模束不變形或少變形，這是防止鑄件變形的必要條件。而使最后的埋箱震實(shí)不變形則是充要條件，不可忽視。確定了模束放置位置(見(jiàn)圖17)之后，主要就是進(jìn)行震實(shí)配方參數(shù)設(shè)定。

　　表1為 LG853殼體震實(shí)配方各參數(shù)。底砂高度250mm,8個(gè)加砂步驟，第2步、第3步為砂粒垂直移動(dòng)方向，其余為水平移動(dòng)方向，沒(méi)有設(shè)置角度移動(dòng)方向。第6步、第7步即型砂蓋過(guò)模束后主機(jī)轉(zhuǎn)速才加快，避開(kāi)對(duì)模束的強(qiáng)震，型砂總震實(shí)時(shí)間130秒。該配方經(jīng)過(guò)多次的試驗(yàn)和調(diào)整，不會(huì)因震實(shí)不夠而產(chǎn)生鐵包砂，也不會(huì)因震實(shí)過(guò)度而產(chǎn)生變形。

　　表1，LG853殼體震實(shí)配方各參數(shù)

　　震實(shí)配方每一步中需要設(shè)計(jì)選用的參數(shù)如下：(1)雨淋加砂快速加砂：開(kāi)/關(guān);(2)雨淋加砂慢速加砂：開(kāi)/關(guān);(3)震實(shí)臺(tái)電機(jī)運(yùn)行：開(kāi)/關(guān);(4)震實(shí)臺(tái)升起：開(kāi)/關(guān);(5)震實(shí)臺(tái)落下：開(kāi)/關(guān);(6)震實(shí)力矢量狀態(tài)：1—40;(7)區(qū)域震實(shí)時(shí)間：秒;(8)區(qū)域加砂高度：0—1200mm;(9)震實(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速：0—3600RPM。

　　震實(shí)配方設(shè)計(jì)主要是根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分多步加砂，每步加砂根據(jù)產(chǎn)品在該高度位置的實(shí)際結(jié)構(gòu)選用，1)合適的震實(shí)矢量(控制砂粒移動(dòng)方向，包括：水平、垂直和角度)2)電機(jī)轉(zhuǎn)速(控制震實(shí)力大小)來(lái)使砂粒沿特定方向移動(dòng)以填充模束內(nèi)外所有角落并獲得一定的緊實(shí)度。

　　圖17 LG853殼體在砂箱中的位置

　　圖18 龍工震實(shí)臺(tái)的結(jié)構(gòu)

　　九、相關(guān)工藝及效果檢查

　　以上重點(diǎn)介紹了LG853殼體大法蘭圓及平底邊框防變形工藝方法和措施，其它相關(guān)工藝有：1)黃模浸涂2遍涂料波美度70，電加熱爐50℃烘烤;2)美國(guó)富康震實(shí)臺(tái)，20/40目海砂;3)一次澆注兩箱,一箱2件;4)獨(dú)立直澆道，先燒后澆;5)澆注溫度：1485-1475℃，澆注速度：25-30秒;6)澆注負(fù)壓0.035-0.04Mpa,澆后保壓90秒。工藝出品率78%,鑄造合格率97%，機(jī)加工合格率98%，鑄件的大法蘭圓橢圓度及平底邊框變形量都能控制在2mm內(nèi)，極少有機(jī)加工發(fā)現(xiàn)變形的投訴。

　　十、結(jié)論

　　1)鑄件變形是消失模鑄造容易產(chǎn)生的三大主要質(zhì)量問(wèn)題之一，防止變形的過(guò)程涉及到：模具設(shè)計(jì)、澆注位置、支撐拉筋、烘烤放置、埋箱震實(shí)等。2)對(duì)于具有較大直徑的法蘭圓鑄件部分，做出白模整體分型，減少模片粘合，對(duì)保證圓整度極為重要。分型時(shí)還要考慮做出烘烤放置的平面，防止烘烤和存放的變形。3)設(shè)置支撐拉筋是防止泡沫變形的重要措施，對(duì)于大批量生產(chǎn)的支撐拉筋，為提高強(qiáng)度應(yīng)該使用模具壓制成型。4)涂料烘烤位置盡可能采用立放，第二遍烘烤時(shí)能90度或180度交叉錯(cuò)位，防止重復(fù)受壓變形和涂料在同一位置堆積。