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均衡凝固飞边冒口在汽车转向助力泵体铸件上的实践应用,太实用了

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产品描述
为确保高牌号的汽车转向助力泵体铸件(材质HT300,重4.75kg)的品质,采用浇口通过冒口的热冒口形式,1个冒口补缩2个铸件,1型4件。运用均衡凝固收缩模数法设计冒口体和冒口颈尺寸;冒口体直径60mm×高75mm,冒口颈长5mm×宽45mm×厚4mm,铸件工艺出品率83%。在AMF(Ⅲ)自动造型线粘土湿砂型生产。生产实践证明,泵体铸件经15MPa油压试验不渗漏,满足了技术要求。


ZYB汽车转向助力泵是我公司液压件厂的主要产品,年产量12万套。该产品为汽车转向机构动力元件,属于安全关键件,泵体为高牌号灰铸铁铸件。

1.泵体铸件结构及生产工艺方案
1.1泵体铸件结构
材质:HT300,铸件质量G=4.7kg,由端部法兰、主体套筒和柱头热节组成,要求硬度200~250HB,泵体铸件致密,经10~15MPa油压试验不得渗漏,结构见图1。
泵体铸造冒口 (1)
图1铸件结构与冒口位置

1.2泵体铸件铸造工艺方案
高牌号灰铸铁小件,中频感应电炉熔炼,由于C(3.3w%)、Si(1.8w%)含量低,浇注温度(1380~1420℃)高,液态收缩和凝固收缩较大,并且收缩来得集中,要安放独立冒口补缩。采用浇口通过冒口的热冒口型式,可以提高冒口的补缩效果,符合小件强补缩的均衡凝固原则,为了避免热冒口引入处的接触热节,采用均衡凝固技术推荐的热飞边冒口,冒口颈短、薄、宽,从柱头热节的圆弧面引入,见图1。泵体铸造工艺方案布置见图2。
泵体铸造冒口 (2)
图2泵体铸件飞边冒口工艺布置

2.冒口和冒口颈尺寸的设计
2.1泵体铸件模数和收缩模数的计算
取泵体R17mm圆柱与38mm圆台、72mm主体套筒的组合体热节部分的模数代表铸件的模数M件,计算得M件=1.1cm;根据均衡凝固技术计算公式:
质量周界商Qm=G/M件3=3.57(kg/cm3);
收缩时间分数Pc=1.0/e(0.5M件+0.01Qm)=0.56;
收缩模数系数f2=Pc=0.75;
铸件收缩模数Ms=f2M件=0.82cm。
2.2用收缩模数法计算冒口模数MR
MR=f1f2f3M件
式中f1——冒口平衡系数,取f1=1.1;
f3——冒口压力系数,取f3=1.2;
MR=1.1×0.75×1.2×1.1=1.09(cm)。
对应的冒口尺寸为60mm×75mm,具体结构见图3。
泵体铸造冒口 (3)
图3冒口与冒口颈的形状尺寸

2.3冒口颈模数MN的计算
MN=fpf2f4M件
式中fp——冒口颈流通效应系数,取fp=0.45;
f4——冒口颈长度系数,取f4=0.6;
MN=0.45×0.75×0.6×1.1=0.22(cm)。
对应的冒口颈厚度尺寸为4~5mm。
设计选用长5mm×厚4mm×宽45mm的冒口颈,尺寸见图3。

3.生产效果
在Z145、Z148造型机和AMF(Ⅲ)自动造型线上生产验证,浇注时间8~10s,浇冒口重3.8kg,工艺出品率83%,经过1年的生产实践,生产量已超过15万件,硬度和油压试验符合技术要求。铸件和浇冒口实物照片见图4。
泵体铸造冒口 (4)
图4泵体铸件带飞边冒口的照片

通过ZYB汽车转向助力泵体均衡凝固飞边冒口工艺的实践,为我公司高牌号灰铸铁小件的工艺积累了经验,并已逐步推广,效果显著。

4.结论
(1)采用浇口通过冒口的热冒口型式,短、薄、宽的冒口颈,成功地生产了高牌号灰铸铁小型泵体铸件,工艺出品率可达80%以上。
(2)采用均衡凝固收缩模数法设计冒口体和冒口颈尺寸,生产应用证明,计算方法有较高的实用价值。



山东山诚机械科技股份有限公司位于济南章丘区刁镇中小企业创新园,是一家集科研、生产、服务为一体的科技创新型铸件铸造企业。总资产6000余万元,厂房面积2.5万平方米,是济南市规模以上企业。拥有年产1万吨全自动消失模铸造生产线和5000吨半自动消失模铸造生产线各一条;拥有机械加工中心等高、精、尖切削加工设备50余台套。年产各类灰铁、球铁、铸钢、耐磨铸件、不锈钢铸件等消失模铸造产品2.3万吨。目前RR系列,RF系列等罗茨风机壳体、叶轮、墙板等铸件产品质量、技术性能处于同行业先进水平;生产的MAC、MSC、JA等系列高强度抗磨建筑机械用、矿山设备用叶片、衬板、搅拌臂等铸件产品广泛应用于国内外市场。公司现有员工120余人,拥有中高级工程技术人员16人和一批专业技术团队,公司通过了ISO9001质量体系认证和14001环境质量体系认证,是市级技术中心,中国铸造协会会员。市场涵盖了京、沪、冀、苏、豫、皖、台等国内市场和日、韩、美等5个国家。

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