关键词：覆膜砂铸造 汽车前悬连接架铸件
1.前言
覆膜砂铸造技术是国家推广技术项目，该技术具有显著节能、节材、降低生产成本，提高铸件产品质量等特点，目前已在汽车、摩托车、工程机械等行业的铸件生产上得到了较为广泛的应用，并取得了很好的经济效益和社会效益，本文通过对汽车前悬连接架铸件覆膜砂铸造工艺试验的介绍，期望将覆膜砂铸造技术应用于更多的汽车铸件产品。我公司采用覆膜砂铸造工艺生产汽车铸件，经过多年验证，此工艺已完全成熟；其覆膜砂铸造工艺技术生产产品，表面粗Ra6.3-3.2um，尺寸精度CT6-9级，铸造表面光洁、美观、精度高，其特点有：
⑴覆膜砂是采用粉末状树脂和型砂混合物，比油砂更细腻、粘接力更强，不易掉砂，铸件轮廓清晰，表面光洁，尺寸精确。
⑵覆膜砂工艺可以节约大量的树脂砂；铸件的砂铁比1∽1.3:1；砂的利用率高；生产环境和劳动条件得到大大改善。
⑶采用中频感应炉熔炼铁水其温度、化学成分、内部组织、力学性能比较稳定。
2. 铸件技术要求及指标
汽车前悬连接架铸件是重型汽车上的安全连接件；材质为QT450-10；铸件毛坯轮廓尺寸：720×490×340㎜、主要壁厚6㎜、铸件毛坯质量：63㎏、尺寸精度要求高，尺寸精度误差为0.50㎜；表面粗糙度要求在6.3∽12.5 μm；内部不得有气孔、夹砂、缩孔、缩松、冷隔、皱皮等缺陷存在。汽车前悬连接架铸件在以下几方面要求高；1．铸件表面质量；2.尺寸精度；3.材质。如图一汽车前悬连接架铸件二维图
图一：汽车前悬连接架铸件二维图
3.覆膜砂铸造工艺及工装设计
覆膜砂铸造工艺是在成型的金属模具内腔上覆上一定厚度覆膜砂层而形成铸型的壳。经过反复的工艺试验并经生产验证以后，将覆膜砂层厚度合理搭配，使铸件的充型，凝固和冷却过程在一个比较理想的条件下完成，消除了铸件产生铸造缺陷的大部分因素；同时也为铸件的凝固创造了较好的冷却条件，因此大大提高了铸件的表面质量和内在质量。由于覆膜砂层比一般树脂砂铸造的砂层薄，因此可以采用高质量的覆膜砂来作为铸型用砂，从而保证了铸件的尺寸精度和表面粗糙度以及铸型强度。
3.1 覆膜砂铸造工艺设计
汽车前悬连接架铸件的壁厚不均匀，在进行覆膜砂铸造工艺设计时特别要考虑该铸件的凝固方式---均衡凝固。覆膜砂铸造工艺设计方案为一型一件，水平分型、水平浇注，且铸件重要面放置在下型；为保证铸件尺寸精度，所有型腔砂芯均采用自带砂芯。浇注系统采用半封闭式，其断面比例为F直：F横：F内＝1.2；1.6：1，并采用无冒口铸造。浇注系统设计中，选用较大的横浇道截面积，使铁液中的夹渣物有充分的上浮高度，起到很好的挡渣作用，同时可满足铸件必要的液态补缩需要；内浇道浇入位置在铸件薄壁处，铸件壁厚最厚处离内浇道远，从而保证铸件的同时凝固、并且在铸件的厚大部位安放必要的冷铁；充分保证铸件的同时凝固。铁水进入铸型后不能直接冲刷芯不能造成紊流现象。此外，由于铸件尺寸比较大，壁厚薄对铁水的降温作用较大，内浇道的长度应尽可能短，以便使球铁铸件表面不产生因铁水降温而引起的皱皮、冷隔等缺陷。
3.2 工装设计
汽车前悬连接架铸件的技术、质量要求比较高；生产难度大，覆膜砂铸造用砂选用热固化酚醛树脂覆膜砂。该覆膜砂铸造工装设计主要包括金属型、型板、射砂装置等。金属型预
热温度控制在210-230℃；汽车前悬连接架铸件尺寸比较大，铸件质量在63㎏；金属型的蓄热量低，在型板设计时，特别要加热模板的加热能力，以保证覆膜砂的即时固化。此外该铸件的高精度要求，使模具设计时对铸造缩尺的选取十分关键，根据铸件凝固的受阻情况，我们采取不同的部位选用不同的缩尺，缩尺为0.9∽1.2％ 。金属型材质为HT200，在批量生产时金属型的变形较少；该铸件的自带芯有一定的高度．金属型制作采用组合式，既保证工艺要求，又降低了金属型的制造成本为保证覆膜砂造型时的覆砂质量和铸件浇注时排气通畅，在金属型和型板设计时，特别注意排气系统的设计，金属型和型板采用间隙排气、排气槽排气和气针排气相结合的排气方式。射砂孔的封闭采用堆积方式．制作和维修都十分方便。如图二覆膜砂上、下型壳
图二：覆膜砂上、下型壳
4.生产试制
汽车前悬连接架铸件生产试制选用二台单工位射芯机（一次射砂量40㎏）；分别制取上下覆膜砂型壳；生产效率较高。同时生产对工人的技术要求较低。为保证铸件的表面质量，选用较细粒度的覆膜砂(50／100目)，覆膜砂性能：发气量：≧15ml／g；树脂含量：2—2．5% 。熔化设备为1.0t中频感应电炉。生铁选用济钢生铁，球化剂选用QRMg8RE3，孕育剂选用75硅铁。该铸件为铁素体基体铸件，且铸件的轮廓尺寸大、壁厚较薄，为使铸件不出现渗碳体，在该铸件的铁水球化及孕育处理上，采取较高的出铁温度1 530℃∽1550℃，浇注温度控制在1360-1390℃；较低的原铁水含硅量，采用多次孕育。铸件的化学成分为：
C：3．8-3．95％；Si：2．7—2．9％；Mn: ≤0.3％； P≤0.06％；S﹤0 .02% ；M g：0．03— 0 05％；Re：0．02一0．045％。铸件出品率80％左右。与树脂砂铸造相比，节约生产成本大约35％，经济效益显著。铸件的外观及内在质量和尺寸精度均符合技术要求。
图三：汽车前悬连接架铸型
5.总结
通过对汽车前悬连接架铸件的覆膜砂铸造生产实践，生产薄壁大轮廓、高精度、高质量的汽车铸件，覆膜砂铸造有着较强的技术优势和经济优势；能显著提高汽车铸件产品内外观质量，降低铸造生产成本，从而进一步提高企业生产铸件的综合竞争能力。
参考文献： 李远才 覆膜砂及制芯技术 [M] 北京 机械工业出版社 2007.12
第一作者： 高成勋 男 1968 年生 铸造工程师 四川省成都市人 成都市铸造协会副秘书长；成都卡斯汀贸易有限公司总经理；主要从事树脂砂铸造﹑壳型铸造﹑铁型覆砂铸造﹑消失模铸造﹑V 法铸造的工艺设计、生产管理以及消失模﹑V 法铸造生产线设备的设计、制造、安装、调试。
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