军工用泵铸钢件铸造工艺研究

贺 妍,王惠生（沈阳铸锻工业有限公司,沈阳 110000）

军工用泵铸钢件铸造工艺研究

贺 妍,王惠生
（沈阳铸锻工业有限公司,沈阳 110000）

摘 要：军工用4662Q42泵体复杂的结构、验收标准严格，通过仔细的研究并采用对比方案，确定了最终铸造工艺，最终达到客户验收标准顺利交货。本次方案的成功使我们在军工领域取得新突破。

关键词：军工用泵;奥氏体不锈钢；铸造工艺;冶炼工艺

对我国泵行业来说,虽然随着水泵制造技术和应用技术的不断提高，无论从产业规模和产品质量都取得了长足的进步，但高端市场的需求还是得不到满足，特别是这种材质为ZG0Cr19Ni9的250CL-5型电动凝水泵的生产还尚属首次。

据我们所了解的情况国外发达国家生产的电动凝水泵已经有了成熟的制造技术，但无具体研究报告的报道。

1 主要铸件的铸造工艺及冶炼工艺研究

该军工用泵材质为奥氏体不锈钢，铸件尺寸精度，内、外在质量要求高，铸件100%面进行PΤ检查。泵体结构极为复杂，为三级泵，壁厚差异大，流道壁为14mm、最厚处102mm，涡室形状跟普通泵体差异极大，吸入、吐出法兰不在一个水平面上，有15°的倾斜角度。铸件热节的特别多，且部分无法放置冒口，产品极易产生有害变形、裂纹、粘砂、砂眼等铸造缺陷。由于产品制造难度极大，需采取合理的制造手段及特殊的工艺方法来满足产品设计的要求。铸件的成功试制生产，可为开拓军工市场发展打下良好基础，为我国军事实力的提升做出贡献。

2 研究所达到的目标

（1）铸件过流部位打光达到QJ/S J13.104-2006C级。

（2）铸件非过流部位打光QJ/S J13.104-2006B级。

（3）铸件化学成分、机械性能满足Q/SB J01.110-2006。

（4）铸件PΤ检验满足QJ/S H51.01第三部分要求。

（5）水压试验达到Q/SB J13.106-2006要求。

（6）生产出满足用户要求的铸件。

3 工艺方案的确定

3.1 产品的结构特点

该泵体的外廓尺寸为780*760*600mm，流道壁仅14mm，最厚处102mm，毛坯重量为800kg，钢水量为1700kg，该铸件结构复杂，壁厚不均，流道形状不规则，泵体拉筋处有多个串皮孔（需铸出）,基本为受阻收缩，铸件极易产生缩孔、缩松、裂纹、夹渣等铸造缺陷。

3.2 铸造工艺研究方案的论证与选择

3.2.1 浇注位置的确定

方案一：泵体中分面向上放置。优点：吐出涡室和吸入涡室的砂芯容易固定。尺寸精度容易保证，泵体上热节处容易放置冒口，铸件有利于实现顺序凝固。浇注位置和冷却位置相一致；缺点：中分面（主要加工面）向上，表面不易光洁，组织不易致密，

容易产生夹杂等铸造缺陷。吸入、吐出法兰不易放置冒口。

方案二：泵体中分面向下，吸入、吐出法兰向上。优点：泵体上中分面（主要加工面）向下，组织致密表面比较光洁不易出现铸造缺陷，其中分面热节利用暗冒口补缩，吸入、吐出法兰容易致密，且相对位置容易保证；缺点：吐出涡室、吸入涡室的砂芯不易固定。特别是吐出涡室法兰与水平面呈15°的夹角，吐出涡室的砂芯容易产生漂芯现象。

通过以上两种浇注位置的对比，择优确定B方案为泵体上的浇注位置。

3.2.2 铸造分型面的选择

分型面Α：分型面从吸入涡室下端面分。其优点是砂芯少，组芯效率高，铸件不容易错牙，组芯时便于检查型腔的尺寸，铸件的尺寸容易控制。其缺点是吐出涡室法兰易错牙，部分芯下芯比较困难，工装复杂。

分型面B：分型面从涡室外皮上与吸入涡室法兰之间分。其优点：砂芯数目虽然多，但下芯方便，砂芯容易固定，工装简便，两层外皮芯子使得铸件壁厚的控制更加准确。其缺点是容易出现偏箱，飞边毛刺较多。

通过对以上两种分型面的论证分析，最后确定方案B为泵体的分型面。

3.2.3 工艺设计及工艺参数的选择

铸造工艺参数选择的是否合理直接影响铸件的尺寸及形状。因此在确定工艺参数时必须根据铸件的结构特点，技术要求，铸件的复杂程度，材质等全面考虑。

（1）铸造缩尺。该泵体材质为ZG0Cr19Ni9，缩尺选为2.5%。

（2）机械加工余量。铸件各部分加工余量选择如下：顶面加工余量15mm，底面加工余量12mm，其余加工余量为6～9mm。

（3）工艺补正量及分型负数。吸入吐出法兰背面放置4mm补正量，分型负数为2mm，中分面涡室0～4mm补正量，壁厚向外增厚1.5mm，涡室开口均减3mm。

（4）冒口尺寸的确定和布置以及冷铁的确定。利用铸造手册里公式计算出各处热节，对应热节处冒口的模数应不小于铸件模数的1.2倍。由铸钢手册分别求出各个部位的冒口尺寸。

由于产品泵脚与涡室之间，吸入涡室、吐出涡室之间以及下端等位置不易放置冒口，为防止产生裂纹、缩孔、缩松等缺陷，在热节处分别放置为其圆角2倍的随型成型冷铁。

（5）浇注系统的设计。由于该泵体结构复杂，壁厚相差悬殊，其内在质量要求严格，浇注系统要满足充型平稳，有合理的上升速度，保证铸造实现顺序凝固，减少各部位的温差等要求。因此，浇注系统采用完全开放阶梯式底注。

4 铸件试制结果分析

在生产过程中，严格控制每道工序的操作质量，并对铸件易产生铸造缺陷部分采取相应的措施。产品经过首件划线检查，铸件尺寸全部满足标准要求。铸件无损检测均满足要求，化学成份、力学性能、铁素体含量、晶间腐蚀等技术指标经检验均满足250CL-5电动凝水泵质量控制规程要求。

5 结论

250CL-5电动凝水泵的铸造工艺、工装的设计，ZG0Cr19Ni9冶炼工艺的设计，经过铸件的生产，铸件的各项指标均满足客户的要求。因此，确定该铸件整个的生产过程合理可行，能满足军工用泵的要求。为公司今后开拓军工市场打下了良好的基础。