1、鑄件工藝分析

　　試制前分析，生產(chǎn)此鑄件的難點(diǎn)有以下幾處。

　　(1)ZL205A合金雖綜合力學(xué)性能很好，但鑄造性能相對(duì)較差，結(jié)晶溫度范圍寬，流動(dòng)性差，易發(fā)生縮松，縮裂，針孔等缺陷，普通重力鑄造必須使用大尺寸的冒口，或給冒口加壓，保溫，增加冒口的補(bǔ)縮能力，否則難以保證鑄件的內(nèi)部質(zhì)量。

　　(2)鑄件內(nèi)腔空間大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，呈狹長(zhǎng)狀。窗口很少且尺寸小，分布著許多復(fù)雜交錯(cuò)的隔板和加強(qiáng)筋，對(duì)制芯，落砂，鑄件排氣及后續(xù)的測(cè)量檢驗(yàn)都造成了極大的不便。

　　(3)鑄件整體呈扁平狀，兩側(cè)壁都類(lèi)似于1400mm×300mm的大平板，這種大平面在凝固及熱處理過(guò)程中都難免會(huì)產(chǎn)生變形，要保證如此大平面范圍內(nèi)的厚度公差達(dá)到±1mm，對(duì)手工砂型鑄造來(lái)說(shuō)實(shí)屬不易。

　　(4)整體壁厚不均勻，有兩處特別厚大的部位，熱節(jié)比較集中。

　　(5)內(nèi)腔均是非加工面，尺寸精度及表面粗糙度要求高，窗口小，不易落砂，所以對(duì)砂芯的強(qiáng)度，抗變形能力及潰散性等綜合性能要求較高。

　　2、工藝方案

　　綜合考慮車(chē)間的設(shè)備情況及技術(shù)水平，確定采用砂型低壓鑄造工藝。

　　(1)采用樹(shù)脂砂組芯造型方法，加入鋼制框架芯骨提高砂芯抗變形能力。

　　(2)使用金屬芯盒制芯，以保證其尺寸精度及尺寸穩(wěn)定性，其余砂芯使用木制芯盒制作。

　　(3)做出砂芯尺寸檢查記錄表，制芯工在砂芯表面噴涂涂料后，用200目的細(xì)砂紙對(duì)砂芯表面進(jìn)行打磨，使砂芯表面達(dá)到比較高的光潔度;砂芯制成后在畫(huà)線平臺(tái)上進(jìn)行畫(huà)線檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果填入表內(nèi)，如果某處尺寸偏差≥0.3mm，則必須在該部位重新噴涂及打磨，直到符合表格要求為止。

　　由于ZL205A合金結(jié)晶溫度寬，易發(fā)生分散的表面縮松，所以在兩側(cè)的大平面上放置薄的貼面冷鐵，形成半金屬型澆注形式，增加過(guò)冷度防止其產(chǎn)生表面縮松;在冷鐵表面做出間隔20mm的排氣槽避免憋氣，在頂部的厚大部位放置鋼冷鐵，其余部位扎出氣眼，在保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量的前提下盡量加強(qiáng)頂芯排氣，避免頂部出現(xiàn)氣孔缺陷。

　　(5)采用底注加縫隙式混合澆注系統(tǒng)，以使鋁液平穩(wěn)的充填型腔，避免產(chǎn)生卷氣，飛濺現(xiàn)象和氧化皮夾渣缺陷。因?yàn)椴捎玫蛪簼沧C(jī)注鑄時(shí)升液管是始終埋在鋁液液面以下的，經(jīng)由澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔的氧化皮或夾渣都非常少，所以在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)更多的考慮補(bǔ)縮和充型平穩(wěn)，而不需要過(guò)多的考慮澆注系統(tǒng)的擋渣作用。由于ZL205A易產(chǎn)生銅及鈦元素偏析，所以采用對(duì)稱(chēng)式澆注形式，這也使零件的內(nèi)應(yīng)力分布比較均勻，降低變形量。在芯盒中刻出定位槽，對(duì)補(bǔ)縮立柱進(jìn)行準(zhǔn)確定位，嚴(yán)格控制其補(bǔ)縮距離，并保證其正對(duì)鑄件側(cè)壁和隔板連接處形成的熱節(jié)，用低壓澆注機(jī)進(jìn)行澆注。

　　3、試制過(guò)程

　　試生產(chǎn)3件后進(jìn)行了X光，熒光，剖開(kāi)劃線等檢驗(yàn)工序，發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題。

　?、勹T件前端形似鼻梁部位出現(xiàn)兩處較大的氣孔缺陷;②在鑄件頂面(VI#及VII#腔頂部)有1～2個(gè)氣孔缺陷;③側(cè)壁的非加工面有多處局部壁厚超厚，且超厚部位表面粗糙度過(guò)高;④內(nèi)腔窗口附近有毛刺極難打磨平整;⑤高度方向上的內(nèi)腔尺寸偏小;⑥砂芯有時(shí)會(huì)產(chǎn)生0.5mm左右的變形。

　　3.1、原因分析

　　(1)鼻梁部位及鑄件頂面氣孔缺陷的產(chǎn)生，是由于充型速度過(guò)快及鑄件內(nèi)腔的砂芯排氣不暢兩個(gè)因素綜合作用所造成的。工藝方面，為了保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量及尺寸精度而不得不將窗口少的平面置為頂面，這樣一來(lái)，一旦澆注速度過(guò)快，則型腔內(nèi)本身所含的氣體，以及芯砂遇高溫鋁液而產(chǎn)生的氣體就很可能會(huì)來(lái)不及排出而留在型腔里，因此產(chǎn)生氣孔缺陷。

　　(2)局部壁厚超厚及毛刺的產(chǎn)生是由于制芯時(shí)操作不當(dāng)，使得砂芯局部緊實(shí)度不夠，在加熱，加壓的情況下，該部位產(chǎn)生凹陷或鋁液鉆入芯砂間隙造成。工藝上為了保證內(nèi)腔尺寸精度而將整個(gè)內(nèi)腔用一個(gè)砂芯做出，由此提高了制芯操作的難度，使得一些部位在制芯時(shí)難以舂實(shí)，是產(chǎn)生此缺陷的主要原因。

　　(3)高度方向上內(nèi)腔尺寸偏小，主要是由于鑄件在該方向上的實(shí)際收縮量比預(yù)期的要大而造成。初期縮尺采用1.2%，但最后經(jīng)實(shí)踐證實(shí)，即使在有阻收縮的情況下，1.2%的收縮率都明顯偏小。另外，在噴涂涂料過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，形成鑄件內(nèi)腔底面的砂芯表面涂料層厚度不夠，原因是該處空隙太小，噴槍不能正對(duì)砂芯進(jìn)行噴涂，涂料很難涂掛在砂芯上造成，從而增加了砂芯在該方向上尺寸的偏差。

　　(4)制芯時(shí)環(huán)境濕度較大，導(dǎo)致樹(shù)脂砂凝固慢，再加上開(kāi)模時(shí)間太早，造成砂芯強(qiáng)度不夠，在調(diào)運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生了變形。另外，由于砂芯較大，重量較重，放置砂芯的平板平面度不好也會(huì)導(dǎo)致砂芯變形。

　　3.2、采取措施

　　(1)調(diào)整低壓澆注工藝參數(shù)，降低充型階段的升壓速率，使鋁液上升更加平穩(wěn)，避免出現(xiàn)卷氣和飛濺，延長(zhǎng)充型時(shí)間，使氣體有更多的時(shí)間上浮而排出型腔。

　　(2)在鼻梁部位及頂面增設(shè)多條寬6mm的排氣槽，這樣一旦有氣體聚集到型腔頂部，可以迅速的排出腔外，有利于充型。另外，減少了上頂面的冷鐵尺寸及數(shù)量，留出更多的地方扎出氣眼，加強(qiáng)頂芯排氣。

　　(3)砂芯內(nèi)埋入草繩，草繩通過(guò)底部的窗口將腔內(nèi)砂芯遇熱產(chǎn)生的氣體引導(dǎo)至腔外，并且草繩用細(xì)鐵絲加固，方便制芯操作，避免草繩暴露在砂芯外。

　　(4)適當(dāng)降低樹(shù)脂與固化劑的加入量，用于形成內(nèi)腔的芯砂由手工過(guò)篩3遍篩出，使芯砂，樹(shù)脂與固化劑充分的混合。這樣可以保證砂芯的強(qiáng)度，同時(shí)使砂芯表面更光潔，發(fā)氣量更小。

　　(5)在金屬芯盒中一些難以舂實(shí)的部位開(kāi)設(shè)了一些活塊，降低制芯的操作難度，方便制芯操作，以保證砂芯緊實(shí)均勻，具有足夠的強(qiáng)度。[nextpage]

　　(6)鑄造縮尺調(diào)整為1.3%，形成內(nèi)腔底面的砂芯表面改用毛刷沾取涂料刷涂。

　　(7)規(guī)定在濕度大于70%時(shí)制芯，開(kāi)模時(shí)間延長(zhǎng)1h，并且砂芯制成后必須在24h內(nèi)合箱澆注，長(zhǎng)期擱置的砂芯不允許使用。并且使用一塊平面度較高的平臺(tái)來(lái)存放砂芯。

　　3.3、后續(xù)生產(chǎn)

　　經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)后生產(chǎn)的7件骨架，經(jīng)檢驗(yàn)上述問(wèn)題得到了很好的控制，鼻梁處的氣孔，側(cè)壁局部超厚及毛刺問(wèn)題不再出現(xiàn)，高度方向的尺寸也達(dá)到了圖紙要求。但是有兩件毛坯粗加工后在零件上頂面發(fā)現(xiàn)了少量氣孔(X射線檢查盲區(qū))，其位置均在上表面的冷鐵附近。分析認(rèn)為是冷鐵烘烤不夠吸附了一些水氣，水氣與高溫鋁液反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量氣體而造成的缺陷。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我們又適當(dāng)減少了上頂面的冷鐵數(shù)量，延長(zhǎng)了烘芯時(shí)間，并在冷鐵附近多開(kāi)設(shè)了一些排氣槽，通生產(chǎn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)交流過(guò)以上措施，在后續(xù)的批量生產(chǎn)中該部位的氣孔缺陷不再出現(xiàn)。

　　4、小結(jié)

　　(1)此次試制共生產(chǎn)骨架鑄件10件，其中剖開(kāi)畫(huà)線2件，報(bào)廢2件，有3件檢驗(yàn)后完全合格，另3件經(jīng)返修后合格，達(dá)到了試制的要求。

　　(2)在樹(shù)脂砂砂芯表面噴涂涂料，并采用手工打磨的方法，可大大提高鑄件的表面光潔度及尺寸精確度，經(jīng)劃線檢驗(yàn)，所有鑄件的壁厚偏差都小于±1mm，達(dá)到了公差等級(jí)CT9對(duì)壁厚尺寸的要求。

　　(3)制芯時(shí)環(huán)境濕度較大會(huì)延長(zhǎng)樹(shù)脂砂的凝固時(shí)間，若遇類(lèi)似情況應(yīng)適當(dāng)?shù)耐七t開(kāi)模時(shí)間。

　　(4)存放大型樹(shù)脂砂芯的平板不平整也會(huì)造成砂芯變形。

　　(5)通過(guò)開(kāi)設(shè)排氣槽，砂芯內(nèi)加草繩，控制固化劑與樹(shù)脂的添加量，以及降低充型速率等方法，可以很好地避免頂部封閉排氣不暢的鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷。

　　(6)澆注系統(tǒng)及低壓澆鑄工藝參數(shù)較為合理，鑄件未出現(xiàn)大面積偏析，疏松，縮松等鑄造缺陷，經(jīng)X光探傷檢驗(yàn)達(dá)到了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，可為今后同類(lèi)型鑄件所借鑒。

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