壓縮機(jī)缸體的鑄造工藝

1、圖1 壓縮機(jī)缸體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig. 1 Sketch of the structure of compressor cylinder壓縮機(jī)缸體的鑄造工藝張證（慈溪市匯麗機(jī)電有限公司，浙江慈溪 315333）摘要：通過對(duì)壓縮機(jī)缸體鑄件結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)行了合理的工藝設(shè)計(jì)，并通過加強(qiáng)生產(chǎn)過程控制，解決了生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的粘砂和疏松等質(zhì)量問題，生產(chǎn)出合格的鑄件，為類似缸體的鑄造提供了技術(shù)支持和成功經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)缸體；疏松；粘砂；澆注系統(tǒng)；呋喃樹脂砂中圖分類號(hào)：TG242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1001-4977 （2011） 10-1011-04Casting Process of Compresso

2、r CylinderZHANG Zheng（Cixi Huili Machinery & Electric Co., Ltd., Cixi 315333, Zhejiang, China）Abstract：The casting structure of the cylinder for compressor was analyzed in this paper, and the casting process was designed. The defects such as burning-on and shrinkage porosity were eliminated thro

3、ugh enhancing the procedure control during production. Finally the qualified castings were produced, which can provide the technical support and experience for production of similar cylinder castings.Key words：compressor cylinder; shrinkage porosity; burning-on; gating system; furan resin bondedsand

4、HT275，材料檢測(cè)采用C型 （50 mm） 單鑄試棒。本體硬度要求達(dá)到HB228277，檢測(cè)部位在兩個(gè)端面。毛坯 重量是1 143 kg，壁厚均勻，主要壁厚為2540 mm。缸 體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。客戶之前在生產(chǎn)這個(gè)產(chǎn)品時(shí) 常出現(xiàn)粘砂現(xiàn)象，而且無法清理；內(nèi)腔有大面積脈紋 缺陷，致使產(chǎn)品的使用性能受到很大影響。我廠通過 對(duì)缸體結(jié)構(gòu)的分析，設(shè)計(jì)了合理的工藝，成功解決了 鑄件出現(xiàn)的粘砂、脈紋等缺陷。壓縮機(jī)缸體鑄件簡(jiǎn)介壓縮機(jī)缸體是由兩層圓環(huán)組成的大型壓力容器， 鑄件質(zhì)量要求較高，缸體的缸徑不允許有疏松、夾砂、 氣孔、粘砂等鑄造缺陷，其他部位不允許焊補(bǔ)修復(fù)； 缸體的水腔需通過4 MPa的壓力測(cè)試，

5、缸體的氣腔需通 過壓縮機(jī)最大允許工作壓力測(cè)試。生產(chǎn)的壓縮機(jī)缸體 鑄件的輪廓尺寸為：1 457 mm×816 mm ×816 mm，材 質(zhì)采用ASTM A278 標(biāo)準(zhǔn)中的M-40，相當(dāng)于中國(guó)牌號(hào)1收稿日期：2011-05-10收到初稿，2011-06-13收到修訂稿。作者簡(jiǎn)介：張證 （1970-），男，工程師，主要從事鑄造生產(chǎn)管理和工藝設(shè)計(jì)。E-mail：zhangzheng（a） 上模樣（b） 下模樣 圖2 缸體上、下模樣Fig. 2 Upper and lower pattern of cylinder圖3 鑄造工藝簡(jiǎn)圖Fig. 3 Sketch of casting p

6、rocessOct. 2011Vol.60 No.10·1012·FOUNDRY大，型腔尺寸不易控制。合箱過程中很難徹底清理浮砂，缸徑在澆注過程中容易形成夾砂，導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。 因此確定缸體最佳的分型面是對(duì)稱水平分型，采用水 平造型、合箱和澆注。模具上、下模樣如圖2所示，上 下鑄型采用三個(gè)定位銷定位，減少鑄型尺寸偏差。為 防止合箱過程中發(fā)生碰撞，在上下鑄型合箱時(shí)增加兩 個(gè)導(dǎo)向銷。在型板的四個(gè)角增加5 mm的砂箱墊鐵，便 于合箱時(shí)上下鑄型之間軟接觸，避免上下砂箱之間硬 接觸，導(dǎo)致鎖箱不緊澆注過程產(chǎn)生跑火現(xiàn)象。工藝簡(jiǎn) 圖如圖3所示。2鑄造工藝設(shè)計(jì)2.1分型面的設(shè)計(jì)由于缸體外形是細(xì)

7、長(zhǎng)型結(jié)構(gòu)，借鑒專業(yè)壓縮機(jī)鑄 件類似缸體的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。缸體的控制重點(diǎn)是缸徑和兩 個(gè)端面的質(zhì)量，這三個(gè)部位的質(zhì)量要均勻穩(wěn)定，處于 同一質(zhì)量水平。如果采用垂直造型和澆注，缸徑上部 和缸體上端面容易出現(xiàn)氣孔、夾渣和疏松等鑄造缺陷， 質(zhì)量將很難保證，且模具需分成三段，造型難度增大。 另外，合箱操作也很困難，缸體的水腔砂芯支撐難度2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)在分型面設(shè)置澆注系統(tǒng)是典型的設(shè)計(jì)模式。將橫澆 道設(shè)置在缸體長(zhǎng)度方向的側(cè)面，布置在上箱，直澆道設(shè) 在橫澆道中部，鐵液從中間向兩邊均勻的引入型腔。根 據(jù)缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、鐵液的分布情況，設(shè)計(jì)內(nèi)澆道數(shù)量 和位置，將內(nèi)澆道布置在下箱，有利于澆注過程中提高 澆注系統(tǒng)的擋渣效果

8、。澆注系統(tǒng)全部倒圓角，減少由澆 注系統(tǒng)引起的夾砂。由于采用中間注入鐵液，采用開放 式的澆注系統(tǒng)，確保鐵液充型平穩(wěn)。為防止?jié)沧⑦^程中 鐵液飛濺產(chǎn)生的鐵豆?jié)L入型腔產(chǎn)生冷隔缺陷，澆注前必須將所有冒口用鐵板或者報(bào)紙遮蓋。2.3冒口和聚渣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在鑄件的頂部設(shè)置排氣溢流冒口，便于在澆注過 程中及時(shí)排除型腔產(chǎn)生的氣體，使鐵液能快速充滿型 腔，同時(shí)將澆注過程中產(chǎn)生的氣體、夾渣和低溫鐵液 通過冒口排出鑄型，減少鑄型上方的鑄件產(chǎn)生鑄造缺 陷的幾率。考慮到缸徑澆注位置的上下部位易吸附臟 鐵液，產(chǎn)生氣孔、夾砂和夾渣等缺陷，在缸徑砂芯的 上下側(cè)各開設(shè)鐵液溢流槽，儲(chǔ)存含有氣體、砂和渣的 低溫鐵液；為將澆注過程中最初的低

9、溫臟鐵液排出鑄圖4 氣腔砂芯圖Fig. 4 Sand core of gas cavity圖5 水腔砂芯圖Fig. 5 Sand core of water cavity鑄造·1013·張證：壓縮機(jī)缸體的鑄造工藝型，在鑄型最低位置的兩側(cè)各安放一個(gè)溢流槽，堆積低溫臟鐵液，同時(shí)也能收集合箱過程中的浮砂，如圖3所示。2.4其他工藝參數(shù)的確定由于缸體壁厚相對(duì)比較厚大，材質(zhì)牌號(hào)比較高，收 縮量相對(duì)比較大。澆注溫度應(yīng)遵循低溫快澆的原則，同 時(shí)也能減少氣腔和水腔粘砂，便于清理，提高鑄件表面 質(zhì)量。根據(jù)客戶以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)某鑄造廠的質(zhì)量 問題總結(jié)，為避免氣腔和水腔型砂燒結(jié)，無法清理導(dǎo)致

10、 鑄件報(bào)廢，氣腔和水腔砂芯采用70140目的寶珠砂，同 時(shí)選用鋯英粉醇基涂料等措施來提高鑄件的抗粘砂能 力。其余部位仍采用70140目石英砂和石墨醇基涂料， 以降低生產(chǎn)成本。由于鑄件壁厚較大，保溫時(shí)間要控制 在36 h以上，禁止產(chǎn)品打箱溫度超過500 。3生產(chǎn)過程控制3.1造型及制芯由于采用模板造型，填砂過程中必須一邊填砂一 邊緊實(shí)，防止砂型分層。填砂完成后在填砂面上均勻 的 扎排氣眼， 深度為砂型深 度的三分之二 ， 間距 100150 mm。填砂完成后3050 min內(nèi)完成脫模，脫模 時(shí)間早了容易垮箱或者鑄型變形，脫模時(shí)間晚了脫模 困難或造成鑄型表面粗糙，脫模過程中要在模具四周 用木榔頭敲

11、擊震動(dòng)模具底板，用力均勻，同時(shí)觀察砂 型高度是否一致，使模樣順利地從鑄型中分離出來。 脫模后將砂箱翻轉(zhuǎn)平放在地上，并將砂箱四周墊起， 脫離地面，防止砂型壓壞或者產(chǎn)生裂紋。造型難度最大的也是鑄件質(zhì)量最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是氣 腔和水腔砂芯的制備。氣腔和水腔砂芯比較薄，質(zhì)量 要求高，可采用50%的石英砂和50%的寶珠砂混合，為 防止砂芯變形和提高砂芯強(qiáng)度，在砂芯中安放10 mm 鋼筋作為芯骨。由于砂芯全部被鐵液包圍，必須要加 強(qiáng)砂芯的排氣，因此在鋼筋上拴6 mm的尼龍通氣繩， 并通過芯頭將排氣通道聯(lián)通到鑄型外面。 為防止砂 芯變形，脫模后的砂芯立即放在托芯板上進(jìn)行固化30 min以上。如圖4和圖5所示。3.

12、2合箱及下芯過程在擺放鑄型下箱時(shí)事先在地面上平鋪一層松軟舊 砂，并勾劃出排氣凹槽，可以防止鑄型被地面頂壞， 也可以保證澆注過程中底部排氣通暢。還能防止?jié)沧?過程中鐵液飛濺。整個(gè)裝配過程所有砂型和芯子必須 在造型2 h后才能涂刷涂料，涂刷涂料之前對(duì)型芯進(jìn)行 檢查和修補(bǔ)，將浮砂吹干凈，同時(shí)用石棉繩將砂芯的 排氣通道封堵，防止涂刷涂料過程中涂料進(jìn)入，堵塞 通道。為防止烘干過程中砂芯變形，要注意擺放位置。 為防止粘砂，所有砂芯全部用醇基鋯英粉涂料。由于 砂芯芯頭很小，無法支撐砂芯重量和承受澆注過程鐵 液的沖擊，采用灰鐵芯撐來支撐砂芯，芯撐的尺寸可經(jīng) 過多次試驗(yàn)來確定，確保芯撐在充型過程中不會(huì)熔化， 在

13、凝固過程中部分熔化。將芯撐固定在砂芯或者鑄型 上，防止在合箱和澆注過程中芯撐移動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。下芯前用相應(yīng)的砂芯檢具檢測(cè)砂芯尺寸是否發(fā)生 變形，砂芯裝配好后必須用檢具檢測(cè)裝配尺寸是否符 合要求。由于砂芯數(shù)量比較多，形狀比較復(fù)雜，下芯 順序要考慮周全，尤其是下箱的氣腔砂芯和水腔砂芯 須先組合后才能不發(fā)生干涉。為此，在實(shí)際生產(chǎn)前采 用計(jì)算機(jī)模擬砂芯裝配過程可以起到很好的指導(dǎo)作用。 所有砂芯，尤其是氣腔和水腔砂芯在流涂完成后必須 用烘烤的方式檢測(cè)砂芯的排氣通道是否順暢，如果有 漏氣的地方必須進(jìn)行修補(bǔ)，確保排氣順暢才能驗(yàn)收合 格。合箱的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是必須將缸徑砂芯的兩端芯頭密 封好，防止?jié)沧⑦^程中鐵液鉆入

14、砂芯鋼管導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào) 廢。另外一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是氣腔和水腔砂芯的排氣通 道在裝配砂芯過程中采用鐵屑管連接并引出到鑄型外 面，使?jié)沧⑦^程中砂芯產(chǎn)生的氣體能迅速排出鑄型。 鐵屑管來源很廣，有一定的強(qiáng)度和可塑性，是很好的 排氣通道材料，如圖6和圖7所示。3.3熔煉和澆注過程將鐵液的化學(xué)成分和溫度調(diào)整到工藝規(guī)定的范圍， 采用2 t鐵液包盛裝鐵液1 500 kg。按工藝規(guī)定控制澆注 溫度 （1 320±10） ，采用拔塞式澆口杯，澆注過程中使?jié)部诒幱诔錆M狀態(tài)，澆注時(shí)間控制在 （33±2） s，使?jié)沧⑦^程平穩(wěn)。澆注過程中用鍶硅鋇孕育劑進(jìn)行隨流圖6 氣腔和水腔砂芯排氣通道連接圖 圖7 鐵屑

15、管連接細(xì)節(jié) Fig. 6 Sketch of venting channel connecting Fig. 7 Connecting details the gas cavity and water cavity of clay core of scrap pipe圖8 產(chǎn)品外觀圖片F(xiàn)ig. 8 Photo showing the appearance of part圖9 原缸體鑄件Fig. 9 Original cylinder casting圖10 現(xiàn)在生產(chǎn)的缸體鑄件Fig. 10 Cylinder after improvementOct. 2011Vol.60 No.10·1014·FOUNDRY產(chǎn)品的表面質(zhì)量很差，產(chǎn)品在使用過程中這些缺陷將逐漸脫落，嚴(yán)重污染氣腔的氣體和水腔的循環(huán)冷卻水， 從而影響產(chǎn)品的使用性能。圖10是我廠生產(chǎn)的缸體內(nèi) 腔圖片，內(nèi)腔沒有脈紋缺陷，鑄件表面質(zhì)量非常好。 徹底解決了產(chǎn)品在使用過程中存在的質(zhì)量問題。經(jīng)客 戶加工驗(yàn)證，缸體質(zhì)量符合圖紙要求和使用性能要求。孕育。鐵液上升到冒口位置時(shí)