王昌明

摘要：在各类装备中扇形构件应用较多，往往该类零件需要达到较高的技术要求。针对该类型零件机加工装夹不便，铸件铸造生产中造型及浇注系统设计效果不佳等实际问题，在铸造工艺设计时，集零为整，整体造型，采用压差浇注方案以满足铸件技术指标要求。在铸造过程中对浇注系统等进行优化，最终保证产品质量。

关键词：扇状；整体造型；压差浇注

1 引言

舵放壳体（见图1）是某型号产品结构件，材料：ZM5。该产品呈扇状，框架形结构，铸造技术要求产品达到Ⅰ类标准。

铸件图

图1 舵放壳体

2 铸造工艺方案设计

2.1铸造方式选择

舵放壳体内部质量要求较高，一般重力浇注不能满足要求，为保证产品质量及性能指标，铸件采用压差浇注。压差浇注较重力浇注有如下一些优点：金属液在压力推动下进入型腔，并在外力作用下结晶凝固，进行补缩，液体金属充型比较平稳，避免金属液对型壁或型芯的冲刷，减少了铸件产生夹杂缺陷的机会；同时型腔内液流与气流方向一致，从而减少了产生气孔的可能性，提高铸件的合格率；铸件成形性好，金属液在压力作用下充型，提高了液体金属的充填能力；铸件组织致密，机械性能高，抗拉强度与硬度一般比重力铸造提高10%以上；提高了金属的工艺成品率等。[1]因此，压差浇注是较好的一种选择。

2.2 铸件结构设计

由于零件外形尺寸不大，除前后端面放加工余量4外，其余部分加工余量为3。单个铸件呈42度扇状，不仅机加工不便，也不利于铸造生产。铸件采用压差浇注，浇注系统设计及布置需要满足一定要求。若单个铸件进行造型、浇注，不仅工艺出品率低，而且浪费能源，增加工作量。

扇状外形不利于浇注系统布置，金属液也不能均匀充型，铸造质量不易控制和保证。压差浇注方式，浇注系统常用缝隙浇道浇注，单个铸件不利于缝隙浇道分布。而扇状外形给结构设计提供了较好基础，将一定数量扇状铸件分布于圆周，缝隙浇道就能均匀布置。根据具体尺寸计算，将5个铸件整体造型，均匀分布于圆形铸件上。铸件结构也设计为舱体状，整体铸造、整体加工，最后切割为单个零件。

2.3浇注系统设计

舵放壳体采用四箱造型，分别是一箱底板、两箱型腔、一箱盖板。横浇道分布于底板与升液管连接，横浇道与缝隙浇道相连，金属液经缝隙浇道填充型腔形成铸件。

2.4冷铁及辅助工艺设计

镁合金铸件在铸造过程中易出现疏松等缺陷，在铸件厚大部位及壁板连接处设置冷铁（见图6所示）。

2.5 铸造工艺参数设置

压差铸造浇注时大致有升液、充型、增压、保压等几个阶段，在铸造参数选择时，一般考虑浇注温度、升液时间、升液压力、充型时间、充型压力、保压时间、保压压力。参数选择时，还要考虑铸型的类型，型芯的种类等因素。根据舵放壳体的铸造工艺设计，其浇注参数见表1。

3 铸造质量控制

铸造作为一个特殊过程，产品质量受诸多因素影响。因此，铸造生产过程中，应严格按照工艺执行，保证产品质量可控。工作人员在操作过程中需要注意以下几点：

（1）外模造型时，应将缝隙浇道处过渡圆角修整到工艺要求，避免该处金属过热出现铸造缺陷。

（2）坭芯造型过程中外形应保证尺寸，不得出现缺肉等缺陷。

（3）坭芯修整到位后，需刷涂料，并进行烘烤。烘干是为了除去坭芯水分，提高透气性，减少发气量，使铸件不易产生气孔、砂眼、夹杂和粘砂等缺陷，从而保证铸件质量。

（4）合金熔炼时，搅拌应充分，避免出现熔剂夹渣等缺陷。

按照既定工艺进行铸造生产，五件产品中有4件铸件圆角处产生缩陷（见图2），由于鎂合金结晶温度间隔大，比重轻，比热和潜热小，凝固快，不易达到顺讯凝固。因此，镁合金更容易产生疏松倾向。[2]舵放壳体外围缝隙浇道补缩作用不能达到内圈位置，导致内圈位置处易产生疏松甚至缩陷。

解决方案：将距内圈较近的3#坭芯外围布置冷铁（见图3），调整铸件冷却顺序，以加强金属液补缩内圈能力，从而解决缩陷缺陷。

工艺改进后，浇注产品质量稳定，经X光、荧光检验，产品均满足技术要求。

4 结论

1.针对扇状铸件装夹不便及铸造工艺设计不便，因产品制宜，合理设计铸件结构及浇注系统，充分发挥压差浇注特点，保证产品质量。

2.整体造型，整体浇注的方法很有代表性和借鉴意义。在一些单个铸件不易造型，不易布置浇注系统的情况时，整体造型是不错的选择。整体造型、整体浇注思路还应用在支承块、轴承环等铸件铸造生产中，取得了较好的效果。

参考文献：

[1]曲卫涛.铸造工艺学.西北工业大学出版社，1996.

[2]胡忠.铝镁合金铸造实践.国防工业出版社，1965.