压缩机缸体的铸造工艺

ＨＴ２７５，材料检测采用Ｃ型 （４５０ ｍｍ）单铸试棒 。本体 硬度要求达到ＨＢ２２８～２７７，检测部位在两个端面 。毛坯 重量是 １ １４３ ｋｇ，壁厚均匀 ，主要壁厚 为２５－４０ ｍｍ。缸 体的结构简 图如 图１所示 。客户之 前在生产 这个产 品时 常 出现粘 砂现象 ，而且无 法清 理 ； 内腔有 大 面积脉 纹 缺陷 ，致使 产 品的使 用性 能受 到很 大影 响 。我 厂通 过 对 缸体 结构 的分 析 ，设 计 了合理 的工 艺 ，成功 解决 了 铸 件出现 的粘 砂 、脉纹等缺 陷 。
道设置在缸体长度方 向的侧面 ，布置在上箱 ，直浇道设 在横浇道中部 ，铁液从 中间向两边均匀 的引入型腔 。根 据缸体 的结构特点 、铁液的分布情况 ，设计 内浇道数 量 和位置 ，将 内浇道布置在下箱 ，有利于浇注过程 中提高 浇注系统的挡渣效果 。浇注系统全部倒 网角 ，减少由浇 注 系 统 引起 的夹 砂 。 由于采 用 中问 注 入 铁 液 ，采 用 开 放 式的浇 注系统 ，确保铁液充型平稳 。为防止浇 注过程 中 铁液 飞溅产生 的铁豆滚入 型腔产生冷隔缺陷 ，浇注前必
下芯 前用 相应 的砂 芯检具 检测 砂芯 尺寸是 否发 生 变形 ，砂 芯装 配好后 必须 用检具 检 测装 配尺 寸是否 符 合要 求 。由于砂 芯数 量 比较多 ，形状 比较 复杂 ，下 芯 顺 序要 考虑 周 全 ，尤 其是 下箱 的气 腔砂芯 和水 腔砂 芯 须先 组合后 才 能不发 生 干涉 。为此 ，在实 际生 产前 采 用计 算机模拟 砂芯装配过 程可 以起 到很好 的指导作 用 。 所 有砂 芯 ，尤其 是气 腔 和水腔砂 芯在 流涂 完成 后必 须 用 烘烤 的方 式检 测砂 芯 的排气 通道是 否顺 畅 ，如果 有 漏气 的地方必 须进 行修 补 ，确保 排气顺 畅 才能验 收合 格 。合 箱 的关 键 环节是 必须 将缸 径砂 芯 的两端 芯头 密 封好 ，防止浇 注过 程 中铁液 钻入砂 芯 钢管 导致产 品报 废 。另 外一个 关键 环节 就是 气腔 和水 腔砂 芯 的排 气通 道在 装 配砂 芯过程 中采 用铁 屑管 连接并 引 出到铸 型外 面 ，使 浇 注过 程 中砂 芯 产生 的气体 能 迅 速排 出铸 型 。 铁屑 管来 源很 广 ，有一 定 的强度 和可塑 性 ，是 很好 的 排气通道 材料 ，如 图６和图７所示 。 ３．３ 熔炼 和浇 注过 程
ｅｌｉｍ ｉｎａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｆ ｉｅｄ ｃａｓｔｉｎｇｓ
ｗｅｒｅ ｐｒ ｏ ｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏ￣ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆ ｏ ｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍ ｉｌａｒ
ｃｙｌｉｎｄｅｒ ｃａｓｔｉｎｇｓ．
’
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｍ ｐｒｅｓｓｏｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ；ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｐｏｒｏｓｉｔｙ；ｂｕｒｎｉｎｇ—ｏｎ；ｇａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ；ｆｕｒａｎ ｒｅｓｉｎ ｂｏｎｄｅｄ
ｓａｎｄ
１ 压 缩 机 缸体 铸 件 简 介
压 缩 机缸 体 是 由两 层 圆环 组 成 的大 型 压力 容 器 ， 铸件质量要求 较高 ，缸体 的缸径不 允许有疏 松 、夹砂 、 气孔 、粘 砂 等铸 造 缺 陷 ，其 他 部 位 不允 许 焊 补修 复 ； 缸体的水腔需通 过４ ＭＰａ的压力 测试 ，缸体 的气腔需 通 过压缩 机最 大允 许工作 压力 测试 。生产 的压 缩机 缸体 铸件 的轮廓 尺 寸 为 ：１ ４５７ ｍｍｘ８１６ ｍｍｘ８１６ ｎ］ｉｉ１，材 质采 用 ＡＳＴＭ Ａ２７８标 准 中 的Ｍ．４Ｏ，相 当 于 中 国牌 号
须将所有 冒口用铁板或者报纸遮盖 。 ２。３ 冒 口和聚渣 结构设 计
在铸件 的顶 部设 置排气 溢流 冒口，便 于在浇 注过 程 中及时排 除型 腔产 生的气 体 ，使铁 液 能快速充 满型 腔 ，同时将 浇注过 程 中产生 的气体 、夹渣 和低温铁 液 通过 冒口排 出铸 型 ，减 少铸 型上方 的铸件产 生铸造 缺 陷 的几率 。考虑到 缸径 浇注位 置 的上 下部位 易吸 附脏 铁 液 ，产 生气 孔 、夹砂和夹 渣等 缺陷 ，在缸 径砂 芯 的 上 下侧各 开设 铁液 溢流槽 ，储存 含有 气体 、砂 和渣 的 低 温铁液 ；为将 浇 注过程 中最初 的低 温脏铁 液排 出铸
造 型难度 最大 的也 是铸 件质 量最关 键 的环 节是 气 腔 和水 腔砂 芯 的制 备 。气腔 和水 腔砂 芯 比较薄 ，质 量 要求 高 ，可采用 ５０％的石英砂 和５０％的宝珠砂混合 ，为 防止砂 芯变形和提 高砂芯强度 ，在 砂芯 中安 放ｑｂｌ０ ｍｍ 钢 筋作 为芯 骨 。由于砂 芯全 部被 铁液包 围 ，必须 要 加 强砂 芯的排气 ，因此在 钢筋上拴 ６ １ＴＩＩＴＩ的尼龙 通气绳 ， 并 通 过 芯 头 将排 气 通 道 联 通 到铸 型 外 面 。为 防止 砂 芯 变 形 ，脱 模 后 的砂 芯立 即放 在 托 芯 板 上 进 行 固化 ３０ ｍｉｎ以上 。 如 图 ４和 图５所 示 。
图 ４ 气 腔砂 芯 图
Ｆｉｇ．４ Ｓａｎｄ ｃｏｒｅ ｏｆｇａｓ ｃａｖｉｔｙ
图５ 水 腔 砂 芯 图
Ｆｉｇ．５ Ｓａｎｄ ｃｏｒｅ ｏｆｗ ａｔｅｒ ｃａｖｉｔｙ
３．２ 合箱 及 下芯 过程 在 摆放铸 型 下箱 时事先 在地 面上 平铺 一层 松软 旧
砂 ，并 勾 划 出排 气 凹槽 ，可 以防 止铸 型 被 地 面顶 坏 ， 也 可 以保证 浇注 过程 中底 部排气 通 畅 。还 能防 止浇 注 过程 中铁液 飞溅 。整个 装配 过程所 有砂 型 和芯子 必须 在造 型２ ｈ后才 能涂 刷涂料 ，涂刷涂 料之前 对型 芯进行 检查 和修 补 ，将 浮砂 吹干净 ，同时用石 棉绳 将砂 芯 的 排气 通 道封堵 ，防止涂 刷涂 料过 程 中涂 料进 人 ，堵 塞 通道 。为防止烘干 过程 中砂 芯变形 ，要注意 摆放位置 。 为 防止粘 砂 ，所有 砂芯 全部 用醇基 锆英 粉涂 料 。 由于 砂 芯芯 头很小 ，无 法支 撑砂 芯重 量和 承受浇 注过 程铁 液的冲击 ，采用灰铁芯撑来支撑 砂芯 ，芯撑的尺寸可经 过多次试 验来确定 ，确保芯 撑在充型 过程 中不会 熔化 ， 在凝 固过 程 中部分熔 化 。将 芯撑 固定在砂 芯 或者铸 型 上 ，防止在合箱 和浇注过程 中芯撑移动导致产 品报废 。
图１ 压缩机缸体结构简 图
Ｆｉｇ．１ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆｃｏｍ ｐｒｅｓｓｏｒ ｃｙｌｉｎｄｅｒ
收稿 日期 ：２０１１－０５—１０收到初稿 ，２０１１－０６—１３＠Ｎ修订稿。 作 者 简 介 ：张 证 （１９７０一），男 ，工 程 师 ，主 要从 事 铸造 生产 管 理 和工 艺 设 计 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｚｈｅｎｇ＠ｃｉｘｉｈｕｉｌｉ．ｃｏｍ
（ａ） 上模 样
图２ 缸体上 、下模ｄ ｌｏｗｅｒ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆｃｙｌｉｎｄｅｒ
图 ３ 铸 造 工 艺 简 图
Ｆｉｇ．３ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
２．２ 浇 注 系统 设计 在 分 型面 设 置 浇 注 系统 是 典 型 的设 计模 式 。将 横 浇
铸 造
张证：压缩机缸体的铸造工艺
型 ，在 铸 型最低 位置 的两 侧各 安放 一个 溢流 槽 ，堆积 低温脏铁液 ，同时也 能收集合 箱过程 中 的浮砂 ，如 图３ 所 示 。 ２．４ 其他工 艺参 数 的确定
由于缸体壁厚相对 比较厚大 ，材质牌号 比较 高 ，收 缩量 相对 比较 大。浇注温度应遵循 低温快浇的原则 ，同 时也能减少 气腔和水腔粘 砂 ，便 于清理 ，提高铸件表 面 质量 。根据 客户 以往 的生产经验 和国内某铸造厂 的质量 问题 总结 ，为避免气腔和水腔型砂烧结 ，无法清理导致 铸件 报废 ，气腔和水腔砂 芯采用 ７０～１４０目的宝珠砂 ，同 时选用 锆英 粉醇 基涂料 等 措施 来提 高铸 件 的抗粘 砂能 力 。其余部位 仍采用 ７０～１４０目石英砂 和石墨醇 基涂料 ， 以降低生产 成本 。由于铸件壁厚较 大 ，保 温时间要控制 在３６ ｈ以上 ，禁止产 品打箱 温度超过 ５００℃ 。
ｏ ｃｔ．２Ｏ１１ ＶＯＩ．６０ ＮＯ．１０
·１０１１ ·
压 缩机 缸体 的铸 造 工 艺
张 证 （慈溪 市汇 丽 机 电有 限公 司 ，浙 江 慈 溪 ３１５３３３）
摘 要 ：通过对压缩机缸体铸件结构的分析，进行 了合理的工艺设计，并通过加强生产过程控制，解决 了生产过程中出
现 的粘 砂 和 疏 松 等 质 量 问 题 ， 生产 出合 格 的 铸 件 ，为 类似 缸 体 的铸 造 提 供 了技术 支持 和 成 功 经 验 。
ＦＯ ＵＮ ＤＲＹ
Ｏ ｃｔ．２０１１ Ｖ０Ｉ．６０ Ｎｏ．１０
２ 铸造工艺设计
２．１ 分型 面的设计 由于缸 体外形 是细长 型结构 ，借鉴专 业 压缩机 铸
件类似缸 体 的生产 经验 。缸体 的控制重 点是 缸径和 两 个 端面 的质量 ，这 三个部 位 的质量要 均匀稳 定 ，处 于 同一质量水 平 。如 果采用 垂直造 型和 浇注 ，缸 径上部 和缸体上端 面容 易出现气孑Ｌ、夹渣 和疏 松等铸造缺 陷 ， 质量将很难保证 ，且模 具需分成三段 ，造型难度增大 。 另 外 ，合箱 操作也 很 困难 ，缸体 的水腔砂 芯支撑 难度
３ 生产 过 程 控 制
３．１ 造 型及 制芯 由于采 用模板 造型 ，填 砂过 程 中必须 一边 填砂 一
边紧 实 ，防止砂 型分 层 。填砂完 成后 在填 砂 面上均 匀 的 扎 排 气 眼 ，深 度 为 砂 型 深 度 的 三 分 之 二 ， 间 距 １００～１５０ ｍｍ。填砂完成后 ３０～５０ ｒａｉｎ内完成脱模 ，脱 模 时 间早 了容 易垮 箱或 者铸 型变形 ，脱 模 时间 晚 了脱 模 困难 或造成 铸型 表 面粗糙 ，脱模 过 程 中要 在模 具 四周 用 木榔 头 敲击震 动模具 底 板 ，用 力均 匀 ，同时 观察 砂 型高 度 是否 一致 ，使模 样 顺 利地 从铸 型 中分 离 出来 。 脱 模后 将 砂 箱 翻转 平放 在地 上 ，并将 砂 箱 四周垫 起 ， 脱离地面 ，防止砂 型压坏或 者产生裂纹 。