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挖泥泵叶轮铸造工艺设计综述

 论文栏目:工艺设计论文     更新时间:2014-5-6 15:17:09   

1.打箱及热处理

叶轮浇注3h后去除压重,24h后松动轴头冒口周围的砂子,3天后松动上箱,15天后(一般温度降至250℃以下)铸件出箱,打箱过程中不允许对铸件有严重磕碰。铸件清理披缝、飞翅等后喷丸,然后进行退火处理。退火完成后进一步清理铸件,去除浇冒口等再进行淬火与回火处理。(7)其他工艺参数及操作要点碱酚醛树脂砂造型,模样采用玻璃钢材质,起模斜度1.5°,铸造收缩率2%。操作要点:①造型时使用的新砂比例要占35%~40%,制芯时芯铁要缠足量草绳,保证砂芯的退让性,在砂芯中间开排气孔。②冒口颈周围使用精制硅砂舂紧。③铸件的工作面包括浇道、冒口座处涂料涂刷应严密均匀,厚度2mm,尤其是叶片根部的圆弧部位要保证涂刷的质量和厚度。④浇注完后过5~10min对轴头冒口进行补浇,加入发热覆盖剂。⑤合箱地点与下箱之间应有草绳若干,以便于气体的排出,所有引气草绳引至箱外。⑥组芯时5个叶片间隙应调整均匀。

2.CAE温度场模拟

工艺设计完成后,我们最担心的还是叶轮铸件应力问题。因CAE软件没有对铸件的应力进行计算、分析并预测的功能,现在从铸造CAE软件计算温度场的角度对铸件应力进行人工辅助分析,如图4、图5所示。从图4a、图4b可以看出,轴头根部高温区温度为1364℃,驱动侧盖板低温区温度为1345℃(盖板边缘1280℃左右,对轴头根部位置无实质影响),两者温差为20℃左右;图5是冷却至300℃左右的温度场,中心部位和中间偏外的部位也仅相差20℃。根据以往对我公司常规结构叶轮的计算结果,此两者温差为70~80℃。温差小于常规是因为提前采取了有利于温度分布均匀的工艺措施,最大限度地减少了由于温度差过大产生的热应力的倾向。

3.生产验证

按照既定的工艺实施首批生产两件,铸件打箱清理后发现外观良好,无裂纹,冒口无缩孔、缩松,尺寸测量也合格,经磁粉无损检测,铸件内部组织致密无缺陷。热处理后取多点测硬度均在50HRC以上,用户检验后对铸件质量比较满意。此后我公司生产此类铸件十几件,质量一直比较稳定,产品得到了用户和市场的认可。

4.结语

本文根据此种挖泥浆泵叶轮结构上壁厚悬殊的特点,详细分析了生产中可能出现的问题,通过合理选择材质成分和开设拉筋等措施,使铸件应力得到了很好的控制,成功生产出了质量合格的叶轮铸件,积累了诸多有益的生产经验,为我公司拓展疏浚产品市场提供了有力的技术保障。

作者:冯晓冉 单位:石家庄强大泵业集团有限责任公司

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