摘要：井圈井盖的传统生产以砂型铸造为主，随着铸造工艺的不断进步，传统铸造与消失模铸造的相比，局限性越来越明显。但是井圈井盖的铸造工艺消失模铸造方面是个难题，且本产品为出口铸件，从材质，机械性能到表面质量要求各位严格。经过反复试验，终于攻关成功，得到了完善的消失模生产工艺。本文主要从铸件的防变形，铸造缺陷处理等方面阐述井盖井圈的生产工艺。

关键词：井圈井盖；消失模；防变形；缺陷处理；生产工艺

1零件分析

井圈井盖主要用于城市的建设铺设的地下管道与地面通口处。比如下水道、地下煤气管道、电力管道、通讯管道等，这些管道每隔一段会有一个与地面相同的维修出口，每个出口处都需要与地面相平，所以井圈井盖在每个出口处即起到遮盖保护作用，又起到承重作用。产品如图1所示。

铸件尺寸：井圈850×850mm，井盖直径605mm，井盖厚度6mm，井圈厚度4mm。

铸件材质：QT500-7，球化率大于80%，球化三级以上。

铸件质量：井盖30kg，井圈28kg，总重58kg。

铸件质量要求：铸件无冷隔、夹渣、夹砂等铸造缺陷，试棒强度和延伸率达到QT500-10牌号要求，组织中不允许出现渗碳体，铸件做拉伸试验要求百分百合格。

铸件特点为大平面且是薄壁件，此类铸件的生产难度大。

主要问题：（1）在于铸件平面较大，在成型机制模起模过程中容易变形；

（2）白模涂刷过程中，刷涂涂料后重量增加，因重力产生形变；
（3）埋箱，砂子造型过程中因砂子流动造成黄模变形；
（4）铸件属于薄壁件，在铁水充型过程中温度降低快，容易造成冷隔缺陷。

2工艺分析

消失模铸造分为：白区、黄区、黑区三个主要工部，

想要把铸件的质量把控做好，需要控制好三个工部的各个生产环节。根据铸件特点做好相应的生产措施。

2.1白区

（1）使用间歇性半自动蒸汽预发机，发泡原料为共聚料（凯斯特STMMA-3A），为了满足浇注时发气量小，燃烧后残留物少且成型后白模强度达到要求，预发后珠粒密度22~23g/L，预发后烘干熟化至少5h后使用

（2）井圈井盖属于大平面铸件，大平面铸件成型模具容易有料充不实的现象，从成型机充料时要预留足够的预合模间隙，料枪口数量要多，另外像井圈这种壁厚较薄成园环状，料枪的位置可以选在井圈的下沿，

（3）井盖白模在起模时要确保白模不发生翘曲，水冷时间要足够。开模时冷却水，水温用手试温不烫手为合适，后用冷却水将白模吹起来。刚成型的白模强度不够，要用双手放在平整度好的烘干架上，置于白模烘干房，白模烘干房温度在35-45度之间

（4）如取模困难时，可在模具表面涂刷肥皂水，方便取模，保证白模不在受力情况下发生形变。

   为防止模型在涂料涂刷以及埋箱造型过程中发生形变，需制作相应的防变形工装，井盖井圈都为大平面薄壁件，据此，测量尺寸后用方钢制作方形平面支撑架，把模型固定在平面支撑架上。在固定过程中需要注意的细节有:

a、制作的支撑架表面不是水平的，如果直接把白模固定在支撑架上会使白模在组型过程中发生形变，因此，首先把白模与支撑架粘结处贴上覆膜砂块，然后在水平面上贴好的磨片上，把覆膜砂块磨成平面，最后把白模固定到支撑架上；

b、井圈在固定时注意井圈表面斜拉筋处，拉筋位置应力较大，如果加粘结点，会使拉筋处发生翘曲；

C、因粘结面较多，选用冷胶粘结，模型粘结好之后，用压块压好，防止开裂。

此外，因井圈底面镂空较多，铁水流程较长，极易造成冷隔缺陷，为了防止冷隔缺陷的产生，需要在井圈四个外边缘镂空处增加流通通道，即增加连接片，使较热铁水通过流通的通道及时到达铸件远端，避免通道过长，铁水在充型过程中冷却，造成远端冷隔。连接片的厚度与井圈厚度相同，每个镂空处增加两个连接片，增加流动速度。

2.2黄区

黄区涂刷注意：

（1）使用球铁涂料按照规定配比进行搅拌。涂刷采用浸涂方式，因此搅拌1h，波美度达到1.6左右即可；

（2）对组好的白模分3次进行涂刷，以便每层涂料彻底干透。烘干房温度设置在50℃，湿度设置为16以下。前两遍各烘干1天，第三遍烘干一天后，对露白处进行补涂，浇口及进水口处加厚涂刷。三遍后白模涂料厚度达到0.8~1.2mm，浇口及进水口处达到2~2.5mm；

（3）因白模体积较大，选用喷淋式涂刷，使用特制涂料槽，涂料槽内部有一凹形槽，用于放置泥浆泵，用泥浆泵把槽内涂料抽出来喷涂到白模上，喷涂完成后，悬挂在按照支撑架定制的烘干架上，涂料均匀不再流淌后，放入烘干房。

（4）埋箱之前必须仔细检查模型是否有缺陷，包括有没有变形，是否露白，重点部位涂料是否干透。

2.3黑区

浇注方案：井圈井盖都属大平面薄壁件，井盖厚度为6mm，井圈为4mm，因此，浇注方案的确定应该以铁水快速充型为原则，井盖工艺做好防变形之后从内测拉筋处开两个内浇口，选用50×50mm的直浇道浇注，采用立浇方案，成品率高，工艺较为简单不再赘述。贵州消失模模具厂。 

井圈的工艺难度较大，因壁厚只有3mm，铁水流动性以及充型速度都非常关键，极易出现冷隔缺陷。因浇注原则为铁水快速充型，故选用充型速度最快的雨淋式平浇的浇注方案。雨淋顾名思义，就是在铸件的顶部尽量多设置内浇口，使铁水通过多个通道快速进入模型当中，完成充型。因铸件平放，埋箱过程不宜保证水平，若倾斜角度大的话，会使铁水先进入水平低的方位，对侧无铁水进入，铁水分布不均匀，铁水的流道会变相增加，产生冷隔缺陷。为了避免缺陷的产生，设计浇注系统时，在横浇道上方设置一环形浇道，使铁水充满内浇道后返上环形浇道再由环形浇道把铁水均匀分配到内浇口，进入模型内部进行充型。

为了提高生产效率，井圈采用箱内组型的方式，一箱三件，由直径为80mm的直浇道相互连接组成，埋箱过程中注意连接处需用涂料泥把连接缝隙修补完全，否则可能使砂子通过连接缝进入浇注系统内部造成夹砂缺陷，也会有粘砂缺陷产生。埋箱过程如图5所示。

根据机械性能及流动性，适当提高碳当量，铸件的化学成分含量预设为：

C：3.2%~3.5%；Si：2.3%~2.6%；Mn：0.6%~0.8%；P：0.027%~0.035%；S<0.02%

配料比例为：

生铁：75%，废钢：10%，

硅铁：1.3%，锰铁：1.1%，球化剂：1.3%

浇注过程中的工艺参数设定为：

负压值：-0.04MPa，浇注速度：15~20s，浇注温度：1470℃左右。

铁水浇注前做好除渣工作，浇注温度不低于1470℃左右。浇注前将负压系统打开，负压度控制在0.04~0.05-MPa。一次浇包浇注2箱，4个浇注口，为了防止冲砂现象，采用陶瓷浇口杯与陶瓷浇道管配合，并在做好浇口杯后用水玻璃砂固定浇口杯。铁水包铁水浇完后，将所有砂箱蝶阀打开，负压调至0.015~0.02-MPa，保压15min。

浇注时，注意浇注速度控制，一般节奏：慢—快—慢。在铁水不反喷的情况下，尽量加快浇注速度，尽量控制在控制在20s内。为保证球化效果，浇注随铁液放入0.1%孕育剂经行随流孕育。保压完成后，砂箱运转系统自动运转1h后有自动翻箱机翻出，送到清理工位经行铸件清理。井圈铸件如6图所示。

3总结

通过反复的生产浇注，确定的上述工艺流程基本满足浇注出的合格的铸件产品，且能保证较高的成品率。但浇注的结果也会出现诸如气孔、冷隔等铸造缺陷。出现气孔其主要原因在于白模密度、烘干程度以及负压的保持。对于冷隔，由于球化温度与浇注温度存在一定的冲突，为平衡这一点，还需做进一步的改进，必要时需整个浇注作业节拍做出调整。

消失模铸造的整套工艺流程较其他普通铸造方式，各个环节可谓环环相扣，哪一个环节稍有纰漏，铸件浇注就会出现问题。因此一个可行的工艺流程必须靠一个稳定负责的管理团队去执行操作。