锥筒壳体铸件的工艺优化

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1、锥筒壳体铸件的工艺优化宫显辉1，陈海文2（1宫显辉陕西柴油机重工有限公司、陕西、兴平713105；2陈海文中国船舶重工集团公司第十二研究所，陕西兴平713102）摘要：铸件浇注系统位置选择，以及冒口和补贴的合理设计，对最终凝固结果有重大影响。通过对低碳钢材质的锥筒壳体铸件的铸造工艺进行优化，实现了顺序凝固和补缩畅通的目的，消除了铸件热节部位的内部缺陷。应用铸造凝固仿真分析对工艺方案的科学严谨性起到有效的把关，生产出符合技术要求的产品。关键词：浇注系统；工艺优化；补缩；凝固仿真ProcessoptimizationofconicalcylindershellcastingGongXianhui1

2、,CHENHaiwen2（1GongXianhuishanxiSHAANXIDIESELENGINEHEAVYINDUSTRY,LTD;2CHENHaiwenCSICNO12.RESEARCHINSTITUTE）Abstract:Thelocationofcastinggatingsystemandthereasonabledesignofriserandsubsidyhavegreatinfluenceonthefinalsolidificationresult。Processoptimizationforcastingofconicalcylindershellwithlowcarbons

3、teelmaterial,thepurposeofsequentialsolidificationandsmoothfeedingwasrealized,andtheinternaldefectsofthehotspotofthecastingwereeliminated。Theapplicationofcastingsolidificationsimulationanalysiscaneffectivelycheckedthescientificrigorofthetechnologicalschemeandproducetheproductsthatmeetsthetechnicalreq

4、uirements。Keywords:gatingsystem；processoptimization；retraction；solidificationsimulation碳钢因具有较好的综合力学性能，在有较高抗拉强度的同时，兼有良好的塑性和韧性。目前因成本较低、焊接性优良、经正火热处理后切削加工性能良好等特点，广泛的应用于制造形状较复杂的工程用机械零件。低碳钢锥筒壳体铸件是用来安装齿轮传动机构的箱体，承受较大的齿轮轴轴间应力，对壳体的强度有较高的要求，另因在较为恶劣的海洋环境工作，故对壳体表面及内部质量提出了更高的要求。1锥筒壳体的技术要求我公司生产的锥筒壳体铸件材料为ZG200−400，

5、力学性能满足：Rm≥400Mpa,ReH≥200Mpa,A5≥25%,Z≥40%,Akv≥30J。铸件表面及内部不允许有缩孔、疏松、气孔、裂纹、夹渣及影响使用的表面或内部等缺陷。装配及受力部位进行超声波、全周身进行着色探伤，满足二级探伤要求。安装在水下进行泵压试验，不允许渗漏和表面裂纹存在。壳体铸件结构如图1所示，形状为锥型筒体，外部有凸台及搭子，内孔两端及中部有法兰。外形尺寸为Φ640×585mm，主要壁厚为17mm，最小壁厚为13mm。从结构上看，锥筒和法兰及凸台交接的部位较为热节分散，补缩困难，容易出现组织疏松缺陷，造成铸件打压渗漏报废。其技术难点为：1）尺寸精度和表面光洁度要求高。2）

6、铸件表面要全部着色探伤，达到二级要求，而圆筒类且壁较薄易，受阻收缩时裂纹倾向大。3）铸件需要在法兰及凸台与筒壁交接部位进行超声检测，要求内部组织致密，不能有缩孔、缩松等缺陷，而这些交接部位由于热节分散，补缩困难。图1锥筒壳体铸件的结构简图Fig.1Structuralsketchofconicalcylindershellcasting作者简介：宫显辉197802陕西兴平本科工程师主要从事铸铁铸钢熔炼及铸造工艺2原工艺方案及存在的问题2.1原工艺方案工艺设计时，首先考虑到操作的方便及热节部位的补缩，采取了将壳体横向放置，中间分型的工艺方案，见图2。这样可做成整体芯子定位方便，减少多个芯子产生积

7、累误差，影响尺寸精度。壳体外壁凸台法兰部位结构复杂，壁厚热节较多，放置在下箱，并在加强筋与凸台连接部位的侧面放置冷铁，加速厚大部位的凝固。在上箱顶面加强筋部位放置3个冒口以实现对厚大部位补缩的目的。图2原工艺设计示意简图Fig.2Sketchoforiginalprocessdesign2.2原工艺方案的生产结果及分析用原工艺方案生产了2件锥筒壳体，产品的化学成分、力学性能均满足要求，但主要问题是