為了減少汽車板簧支架類濕型鑄造鑄鋼件的氣孔、縮孔缺陷，從STR彈簧滑板入手，分析了冒口設(shè)置位置、鋼液引入方式、鋼液化學(xué)成分等因素對缺陷形成的影響，并進(jìn)行了工藝改進(jìn)，收到了良好的效果。汽車板簧支架類鑄鋼件是汽車上支撐鋼板彈簧或其它部件的重要零件。在汽車運(yùn)行條件下，該類零件承受巨大的交變沖擊載荷作用，為此，必須保證其鑄件組織致密，具有良好的綜合力學(xué)性能。但該類鑄件壁厚差異大，原鑄造工藝難以保證其質(zhì)量，廢品率較高，主要缺陷是氣孔、縮孔。汽車板簧支架類鑄件包括彈簧滑板、后鋼板彈簧支架、中后橋支架等20多個品種，考慮到該類鑄件結(jié)構(gòu)區(qū)別不大，鑄造工藝基本相似，我們以STR彈簧滑板為例，對缺陷產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，采取了相應(yīng)的改進(jìn)措施，減少了鑄件的缺陷，收到了良好效果。
為保證鑄件具有良好的沖擊韌性，材質(zhì)選用ZG230450.該鑄件除底座底面機(jī)械加工外，其余均為鑄態(tài)，鉤子內(nèi)側(cè)不允許有飛邊毛刺，鑄件不允許有氣孔、縮孔、夾雜等缺陷。采用3t堿性電弧爐熔煉，硅鋁錳合金沉淀脫氧，用油砂制芯，濕型砂造型。鑄件落砂后，切割澆冒口，正火處理，拋丸清理和打磨后檢驗(yàn)入庫。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，冒口氣割后，在鑄件冒口頸殘根部存在氣孔、縮孔缺陷。氣孔直徑為36mm，數(shù)量不等，有的大面積存在，有的僅23個孔洞�？s孔大小、數(shù)量不等，且鉤子壁厚一側(cè)的縮孔比另一側(cè)嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，此情況廢品率達(dá)30%左右。冒口頸殘根表面無氣孔、縮孔的鑄件在加工底面時沒有發(fā)現(xiàn)氣孔、縮孔，但在加工兩個盲孔時，出現(xiàn)直徑5mm的縮孔，據(jù)統(tǒng)計(jì)，此情況廢品率占16%左右。
冒口設(shè)置鑄造冒口采用傳統(tǒng)的頂冒口，設(shè)置在鑄件熱節(jié)的正上方。雖然冒口模數(shù)大于鑄件熱節(jié)處的模數(shù)，從理論上分析，冒口可有效補(bǔ)縮，該工藝從表面上看能夠強(qiáng)化順序凝固，實(shí)質(zhì)上在原本厚度大的鑄件熱節(jié)上，加上冒口后，鑄件和冒口接觸處的散熱面消失了，冒口中的補(bǔ)縮液源源不斷地經(jīng)過熱節(jié)向遠(yuǎn)處流動補(bǔ)縮，加上冒口根部周圍砂尖過熱作用，在熱節(jié)處又形成了新的接觸熱節(jié)，造成了過強(qiáng)的順序凝固，使本來凝固較遲的熱節(jié)處的凝固時間更長了。這就相應(yīng)增加了對冒口補(bǔ)縮時間的要求，導(dǎo)致冒口不能進(jìn)行有效補(bǔ)縮。因此，在鑄件的底座熱節(jié)部位產(chǎn)生了氣孔、縮孔缺陷。
鋼液引入鑄型的方式因冒口頸正對著型腔下表面，鋼液從冒口頸引入鑄型時，對型腔表面的沖擊大，易形成紊流或渦流，不利于排氣，且在澆注過程中易卷入氣體。因此易產(chǎn)生氣孔缺陷。分型位置因該方案的鑄件全部在下型，鑄件距上砂箱上端面遠(yuǎn)，且鑄件正上方是蓋芯，鑄件散熱和排氣條件差，也是易形成氣縮孔缺陷的因素之一。
化學(xué)成分的影響ZG230450屬低碳鋼，從碳氧反應(yīng)的熱力學(xué)來看，在一定溫度下，鋼液中O%與C%的乘積是一個常數(shù)。鋼液中的含碳量低時，含氧量高。而氧在鋼液中是以FeO形態(tài)存在，F(xiàn)eO與C反應(yīng)生成CO氣泡逸出上浮，在上浮中也吸入氫和氮使它長大，由于鑄型內(nèi)溫度下降快，凝固時氣泡來不及完全排除，或者鑄型排氣不暢，就產(chǎn)生了氣孔。因此，低碳鋼鑄件比高碳鋼鑄件容易產(chǎn)生氣孔。
鑄型條件對排氣的影響因鑄型為濕型，澆注時鋼液與鑄型反應(yīng)較劇烈，由此而產(chǎn)生的大量氣體必須順暢地排出型腔，才不會產(chǎn)生氣孔，而該工藝方案的澆注系統(tǒng)和分型面的設(shè)計(jì)，均不利于排氣，也是易形成氣孔缺陷的因素之一。冒口設(shè)計(jì)為了避免形成過強(qiáng)的順序凝固，提高冒口的補(bǔ)縮能力，該方案將頂冒口改成側(cè)冒口，使冒口避開熱節(jié)而又靠近熱節(jié)，且用一個冒口補(bǔ)縮兩個鑄件。為了加強(qiáng)冒口補(bǔ)縮，將冒口設(shè)置在內(nèi)澆道和鑄件之間。
冷鐵設(shè)置為了加快熱節(jié)處的冷卻速度，實(shí)現(xiàn)鑄件整體的均衡凝固，該方案還增加了2塊16mm的內(nèi)冷鐵。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)計(jì)算，每型可布置8個鑄件，采用塞桿包澆注。直澆道選用直徑為45mm的標(biāo)準(zhǔn)件，橫澆道設(shè)計(jì)成截面積為945cm的梯形，內(nèi)澆道設(shè)計(jì)成截面積為的梯形，并使內(nèi)澆道從冒口底部的一側(cè)引入，以增強(qiáng)冒口的補(bǔ)縮作用。
澆注工藝改進(jìn)針對易形成氣孔的低碳鋼，除保證正常的脫氧外，采取高溫出爐，低溫澆注的澆注工藝。高溫出爐，延長鋼液的鎮(zhèn)靜時間，有利于鋼液中氣體和有害雜質(zhì)的排出，降低鋼液中的原始含氣量。低溫澆注可以減小冒口區(qū)域的熱作用，從而減少氣孔、縮孔缺陷。經(jīng)對比試驗(yàn)，將出爐溫度控制在16001630，鋼液鎮(zhèn)靜時間從2min增至5min.
在試制過程中發(fā)現(xiàn)，鉤子內(nèi)側(cè)出現(xiàn)的披縫，特別是大面積的披縫很難打磨平整，影響加工定位尺寸435mm的精度，從而導(dǎo)致螺絲孔和銷孔加工偏離正確位置。而且未被消除的披縫還會對鋼板彈簧造成磨損。
效果廢品率顯著降低，氣孔、縮孔廢品率降低為29%左右，使該鑄件的廢品率控制在11%左右。原每型布置6件，現(xiàn)每型增加到8件。芯子數(shù)量由原每件3個減少到每件2個。工藝出品率由原503%提高到734%.冒口易切割，鑄件割虧缺陷減少了。因此生產(chǎn)成本大幅度降低。
新工藝的推廣應(yīng)用原板簧支架類的其它鑄件廢品率一直在30%40%，工藝出品率在40%51%.將新工藝應(yīng)用于該類產(chǎn)品，均收到了良好的效果，使該類鑄件的廢品鑄造：汽車板簧支架類鑄鋼件的濕型工藝分析與改進(jìn)。
理論上，實(shí)用冒口的大小都不得小于周界商法most小冒口，否則冒口可能過小，即但為了充分發(fā)揮冒口的補(bǔ)縮能力，也不宜過大，否則經(jīng)濟(jì)成本過高。周界商法冒口是安全的模數(shù)法most小冒口。以most小冒口分布函數(shù)為參照，冒口的補(bǔ)縮效率是冒口與鑄件系統(tǒng)的函數(shù)。同一類型的冒口，針對不同幾何形狀的鑄件，由于系統(tǒng)周界商比值的不同，將有不同的most小冒口的體積和不同的補(bǔ)縮效率值。因此，不能以冒口某時的補(bǔ)縮效率為定值，套用于不同的被補(bǔ)縮鑄件。
