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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应用 |
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作者：连炜 祝周虎 王守志 |
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摘要：为确保高牌号的汽车转向助力泵体灰铸件(材质HT300，重4.75 kg)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60 mm×高75 mm，冒口颈长5 mm×宽45 mm×厚4 mm，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，铸件经15 MPa油压试验不渗漏，满足了技术要求。
关键词：助力泵体铸件；飞边冒口；补缩设计；均衡凝固工艺
中图分类号：TG250文献标识码：A文章编号：Application of Proportional
ZYB汽车转向助力泵是秦川机床发展有限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=4.7 kg，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10～15 MPa油压试验不得渗漏，结构见图1。
图1铸件结构与冒口位置
1.2 泵体铸造工艺方案
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(1 380～1 420 ℃)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［1，2］，为了避免热冒口引入处的接触热节［3］，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。
图2 泵体飞边冒口工艺布置
2．冒口和冒口颈尺寸的设计
2.1铸件模数和收缩模数的计算
取泵体R17 mm圆柱与38 mm圆台、72 mm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=1.1 cm；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=0.82 cm。
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60 mm×75 mm，具体结构见图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4～5 mm。
设计选用长5 mm×厚4 mm×宽45 mm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8～10 s，浇冒口重3.8 kg，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。
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，为秦川机床集团有限公司铸造厂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。
参考文献
［1］魏兵，袁森，张卫华.铸件均衡凝固技术及其应用［M］.北京：机械工业出版社，1998.
［2］连炜，王守志，魏兵.轮形铸铁件浇注系统与冒口联合补缩设计［J］.铸造技术，2004，25(12)：885886.
［3］连炜，魏兵，范金辉.铸件热节变化与冒口位置的分析［J］.铸造技术，2004，25(11)：811812.(end)
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(1/20/2006) |
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