■冯晓冉

解决大型泥浆泵叶轮流道粘砂问题

■冯晓冉

叶轮作为泥浆泵重要的过流部件，质量要求很高，但在实际生产中时常会出现流道粘砂问题，严重影响铸件外观和内在质量。通过一系列的工艺控制，较好地解决了这一问题。

挖泥浆泵的叶轮既是过流部分的核心部件，又是铸造生产的难点。随着生产工艺的进一步完善，大型叶轮的裂纹、缩孔问题已基本上得到了解决，但对于叶轮外观质量还需要进一步提高。在前期的生产中流道内时常发生粘砂问题，造成大量的修磨，浪费较多人力、物力，情况严重的甚至直接报废，因此解决这一问题迫在眉睫。

1. 生产现状

叶轮生产时采用呋喃树脂砂手工造型、制芯，型芯涂刷涂料采用醇基锆石粉涂刷，大型泥泵叶轮直径在2m左右，浇注重量一般在8～12t，浇注温度1380～ 1400℃。

主要问题：叶轮流道内粘砂，位置主要集中在叶片根部和盖板相交的位置，如图1、图2所示。

2. 原因分析

（1）耐火度不够，涂刷不足 大型泥浆泵叶轮浇注温度多在1390℃左右，浇注重量多在7t以上，冷却时间较长。当金属液温度过高并在型砂中保持液态时间较长时，金属液渗入砂型的能力强，同时涂料涂刷质量较差也导致铁液易与造型材料发生化学反应，造成粘砂。盖板和叶片交接处造型后多为尖角或圆弧较小，浇注后在该处因砂型过热也易引起化学粘砂。

（2）浇注温度高，浇注速度过慢 大型高铬铸铁件浇注时讲究低温快浇，但叶轮类铸件形状复杂，充型时间较长，为避免出现冷隔缺陷，采取提高浇注温度的方法，在一定程度上增加了粘砂机率。

（3）盖板与叶片相交处圆弧小 由于盖板和叶片相交处圆弧较小，形成尖角砂，热节集中且此处散热较慢，易出现粘砂现象。

3. 解决措施

（1）提高充型速度 采用双层浇道，使充型能力加强，改善型腔内部同部位的温度梯度，制芯时在流道芯中多放草绳，增加砂芯的退让性。增加打磨工序，提高铸件内腔和表面清洁度，有利于涂刷均匀，并注意涂刷质量，减少因涂刷不均造成局部涂层烧损而产生的缺陷。由CAE模拟浇注后的温度场（见图3），可明显看到叶轮温度分布较均匀，有效减少了温度过热部位的存在。

（2）增大盖板和叶片相交处圆弧 在设计许可范围内增大盖板和叶片相交处的圆弧，消除尖角现象，同时在该处造型时使用激冷效果较好的铬铁矿砂，增强该处的耐火度和激冷速度。为控制打磨圆角的操作质量，制作圆弧卡板，这样可确保在实施和检查环节都有依据。

（3）提高流道内涂刷质量 应保证流道内砂型尤其是盖板和叶片相交处的涂刷质量，同时使用耐火度较高的涂料。涂刷过程中要保证涂刷不分层，无气泡、黑皮等。每次涂刷的方向要与上一次的涂刷方向垂直，对于厚大件（＞100mm），至少刷5遍以上，涂料层厚度≥1mm；大型挖泥浆泵铸件涂料层的厚度应≥1.5mm，具体可按照铸造工艺卡片要求执行。每刷完一遍涂料后，静置约3min，然后点火对涂层进行干燥；大型铸件（3m×3m以上砂箱）可自然晾干，时间不少于1天。对于特殊部位，如叶轮流道过流部位，叶片圆角处、冒口颈处和型砂壁较薄的槽，以及较小的孔应多刷几遍涂料，保证涂料层厚度，而且不应存涂料。对于砂型不紧实的边角部位，先用涂料膏压平，再刷涂料。涂料性能要求见附表。

4. 效果验证

采取以上措施后，流道内粘砂问题顺利解决，流道内光洁度高，外观质量较好（见图4）。

流道粘砂问题顺利解决，提高了铸件质量，避免了人力、物力的浪费，在节约成本的同时更保证了交货期，有力促进了质量升级工作的开展，也为我公司占领更多的疏浚市场提供了技术保证。

图1　流道内粘砂明显

图2　粘砂去除后的外观

图3　浇注后的叶轮温度场分析

图4　流道内粘砂消失

涂料性能要求

冯晓冉，石家庄强大泵业集团有限责任公司。