飞轮壳的铸造工艺设计

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1、飞轮壳的铸造工艺设计郭毅高秀武（中国重汽集团济南发动机有限公司，山东济南250200）摘要：HT250飞轮壳铸件采用HWS静压线造型，湿型砂铸造。根据产品的结构特点，把整个铸件放置在下型，法兰边向上，每型布置两件，上型砂胎喷涂涂料防止粘砂。浇注系统各单元截面尺寸为：∑F阻=13.5cm2，F直=19.63cm2，∑F内=31.68cm2，∑F网=77cm2。生产结果表明，飞轮壳铸件满足顾客要求。关键词：飞轮壳；铸造工艺；浇注系统中图分类号：TG251文献标识码：B图1为笔者公司生产的飞轮壳铸件，材料牌号为HT250，属于薄壁铸件，最薄壁厚为7mm，质量为30.5

2、kg，轮廓基本尺寸为φ550mm×160mm。图1飞轮壳铸件1生产方式及条件采用HWS静压线造型，湿型砂铸造，砂箱尺寸为1500×1000×400/400mm，工艺布局为一箱两件，Z9406WJ热芯机制芯，10T中频感应电炉熔炼，浇注温度为1380~1350℃，大批量生产。2铸造工艺方案2.1浇注位置与分型面浇注位置是根据零件的结构特点、尺寸、质量、技术要求、铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯、清理方便。根据飞轮壳的产品结构特点，采用顶注式浇注系统，将铸件的大平面置于下部，防止上平面产生夹砂等缺陷，同时也可以防

3、止浇不足、冷隔等缺陷。铸造分型面是指铸型组元间的结合面。合理的选择分型面，对于简化铸造工艺、提高生产率、降低成本、提高铸件质量等都有直接关系。根据飞轮壳的结构特点，将铸件的全部放在下型，可以减少因错型造成的尺寸偏差；铸件内腔采用吊砂形成，可以减少砂芯数量，减少砂芯的发气量，并节约了生产成本[1]。分型面具体位置如图2所示。图2分型面位置2.2每型铸件数量根据生产飞轮壳的HWS静压线砂箱尺寸和飞轮壳的产品尺寸结构，安排每型两件。由于砂箱过高可能引起铸造缺陷，只能采用加强排气等工艺措施来避免。由于飞轮壳的法兰边宽度有限，如将排气针设置在法兰边沿上，强度不够易弯曲，使

4、用寿命过短，因此采用出气片连接形式将排气针引出。具体模样布置如图3所示。出气针图3飞轮壳的模样布置图2.3砂芯为了减少砂芯数量，中间部位利用吊砂形成砂胎来铸出。采用此种工艺减少砂芯的发气量，节约了生产成本，但是由于砂胎遇高温易形成粘砂缺陷，因此在造型过程中砂胎需喷涂涂料防止粘砂。2.4浇注系统设计灰铸铁件在凝固过程中析出石墨并伴随相变膨胀有很强的自补能力，因而缩孔缩松缺陷倾向较小。对于模数Mc≤1cm的铸件，可利用浇注系统当冒口铸出健全的铸件[1]。根据简单几何体的模数计算[1]，可将铸件视为环形体和空心圆筒体进行计算，平均壁厚约为12mm，Mc=1.2/2=0

5、.6cm，所以采用无冒口铸造。为了使浇注系统有良好的挡渣性，而且充型平稳，浇注系统采用半封闭式。（1）按照流体力学公式[1]F阻=G/0.31μt√Hp计算阻流面积式中：F阻——阻流面积/cm2；G——流经F阻截面的金属液总质量/kg；μ——总流量损耗系数；t——浇注时间/s；Hp——平均静压力头高度/cm。铸件质量G铸=30.5kg，流水生产线工艺出品率约为75%，因此流经F阻截面的金属液总质量G=G铸/75%=41kg；Hp=H0，其中H0为静压力头高度，采用顶注式，将有关数据代入得，Hp=40cm；查表得μ=0.42；浇注时间t=S√G，查表得S=1.85

6、，所以t=12s；综上，F阻min=4.2cm2。因为铁液经过直浇道从两条横浇道分流，因此∑F阻min=8.4cm2；实际阻流截面取（35+32.5）×20/200=6.75cm2，∑F阻=13.5cm2。（2）阻流面积确定后，可按经验比例确定其它组元的截面积。浇注系统截面积比例取F阻：F直：F内=1：（1.5~2）：（2~3）。因此，直浇道取φ50mm，F直=19.63cm2，F内取（70+62）×8/200=5.28cm2，共6条内浇道，所以∑F内=31.68cm2。（3）为加强挡渣作用，在浇注系统中采用耐高温纤维过滤网，放置过滤网处的浇道截面定为阻流截面。

7、纤维过滤网的过滤面积一般取阻流截面的5倍以上。所以横浇道搭接面积取110×35/100=38.5cm2，分流的两条横浇道都搭接，因此∑F网=2×38.5=77cm2。根据以上数据计算，实际∑F阻：F直：∑F内：∑F网=1：1.45：2.35：5.7。图4为浇注系统简图。图4浇注系统3结束语按照以上工艺生产的飞轮壳铸件，外观质量、尺寸精度、力学性能均能达到图样技术要求，满足顾客需求。参考文献：[1]姜希尚，杨恩长，安阁英，周昭铭，甘赞先，李弘英，朱文高，李承忠，刘书贤，谢明师，李维镕.铸造手册第五卷[M].北京：机械工业出版社，1994：84-90，172-175

8、，181，294-297