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巴氏合金十字头浇注气孔缺陷的改进

浏览256次时间：2015年1月19日 16:34

王建国宝鸡航天动力泵业有限公司陕西宝鸡 712000

【文章摘要】

针对传统浇注存在的问题，本文提出采用静态人工浇注的方式，通过对模型温度控制，采用竖直浇道等方法，从而减少了产品的缺陷。

【关键词】

巴氏合金十字头；温度控制；缺陷

针对以往采用静态人工浇铸。由于巴氏合金在熔化、冷却过程中，吸、放气体的规律性及合金流动性很难掌控，合金固态组织中都会不同程度存在气孔缺陷。长期来，成品质量很差，影响着公司产品的发展。同时十字头上的巴氏合金工作面，为外圆柱面，成品单边厚为2.5 ～ 3 mm（见图1）。不能采用离心浇注这一成熟的工艺方法。

图1 十字头与合金层

通过统计在生产中，其一次成品率为20% ～ 30%；气孔缺陷占缺陷件的70% ～ 80%，修复工作量和难度大，修复质量差。使得合金损耗、能源、人力浪费很大。如有一批3DS6G 十字头，共30 件，其中18 件加工中合金组织出现气孔，修补工作反复了多次，前后用了一周时间，仍有多件十字头没有达到图纸要求。给正常生产增加了额外的工作量。

1 巴氏合金十字头浇注改进的提出

对此，我们提出采用巴氏合金十字头进行改进。巴氏合金十字头以高效率、高可靠性，已广泛应用于我公司3DS、3ZB、5ZB、3DS6G 等产品（见图2），并在部分产品运行中起到不可替代的作用，以前公司巴氏合金十字头浇注，主要依靠外协— 成本高、供货时间、供货质量均无法保证，成为了公司发展的一项卡脖子工序，为此我们成立了技术攻关小组探讨、研究巴氏合金十字头浇注方法。

经过2011 年的几十次反复攻试验完成了十字头巴氏合金浇注，通过100 余件的试验样品加工效果得到公司肯定和应用。第二年我们针对巴氏合金浇注气孔较多的行业难题，我们又进行了大胆攻关。

2 改进目标设定

基于以上几方面的情况，我们决定将“创新工艺方法, 消除巴氏合金浇注气孔缺陷”作为研究的主题。运用新的工艺的方式、方法，对气孔缺陷的形成过程进行因果分析，指导浇铸，以提高巴氏合金浇铸成品率。

3 缺陷影响因素分析

我们对巴氏合金浇铸中产生和影响气孔的因素进行分析（如图5）。

在实践中我们认为金属熔化时吸收气体，而在冷却过程中放出气体，是客观存在的，不可避免。对此，通过上述的原理分析，合金液浇铸方法和模型工作温度的

图3 5ZB 系列产品

图2 3ZB、3ZS 系列产品

图4 3ZJ、3DS 系列产品019

实验研究

Experimental Research

电子制作

控制为主要的因素。浇铸方法上，过去用采的合金从浇包直接浇入型腔的方法有飞溅现象。使得刚刚经过静置的合金液又重新溶入或卷入了气体，是气孔产生的主要原因。模型预热温度，合金浇铸温度、冷却速度对气体充分逸出也有重大影响，是次要原因。

4 巴氏合金十字头浇注工艺改进

4.1 模型工作温度的控制

由于浇铸模型实体热容量小，与空气接面积大，热能散失快，受外界温差影响较大，产生很大的激冷作用，没有形成顺序凝固，不利于气体充分逸出。为此，我们调整模型预热温度至300℃～ 380℃ ，浇铸后采用了火焰加热、保持模型上段区域温度。使冷却过程形成由下、上的顺序冷却，使气体向上部集中。

4.2 采用竖直浇道，使合金液浇注更平

改进前，合金开放的型腔口直接浇入，会产生涡流、飞溅现象，这使刚刚经过静置的合金液又重新溶入或卷入了气体。为此我们用铁皮自制了竖直浇道（见图6），让合金经过浇道注入型腔底部。浇道的相关尺寸符合铸造规范要求。经过多次试验表明，合金液流动平缓，能避免合金液与空气的接触和涡流、飞溅现象，合金组织中气孔缺陷也大大减少。

4.3 合金熔化温度的控制

充分的熔化温度，能提高流动性、有利于杂质上浮，有利于气泡的排出和增强合金与基体的粘合性，能充分提高十字头浇铸的内在质量和表面质量。通过反复试验，将合金液温度控制在450℃～ 480 ℃，大大减少了气孔出现。

5 效果检查

通过上述工艺的改进，可得到如表1 所示的效果对比。

同时通过本次对工艺的改进，改变了以往大量修补返工的现象，一次成品率大大提高。达到了预期目标。结果在生产中得到了落实。已实现了小组的目标（如图所示）。其效果在2012 年6 月份---2013 年12 份3DS6G、3ZS、3ZB90、5ZB220、5ZB400 等型号泵的生产中得到了充分体现，具体如表2 所示。