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叶轮的技术要求：抗拉强度 _≥２００ＭＰａ，硬度（ＨＢ） 为１７５_～１９５。金相组织中珠光体 ＋铁 素 体 _≤５％，无 渗 碳体、磷共 晶；石 墨 组 织 为 Ａ 型 石 墨 ＋１０％的 Ｂ 型 石 墨，均匀分布，且石墨等级为４_～６级。铸造难点：叶轮零件形状复杂，模具制造难度大；拐角多，容易产生钢豆缺陷。精密 铸 造 ＨＴ２００灰 铁，硬 度 容 易 超 标，基 体 组 织不易控制，容易出现游离渗碳体，石墨形态容易出现 Ｄ、 Ｅ型过冷石墨。

  １ 生产设备

 采用 Ｍ２２５系 列 射 蜡 机 压 蜡，用 ＺＬ６０ 沾 浆 机 沾 浆，用 ＭＦＳ８０浮砂筒撒砂，用 ＤＮ８００／１０００电热脱蜡釜 脱蜡^，用 ＹＪＸ１００×１００－１２ＲＦ 焙 烧 炉 焙 烧^，用 ＫＹＰＳ １５０ｋｇ中 频 感 应 炉 熔 炼^，用 ＡＲＬＭＡ－５３６光 谱 仪 分 析 化学成分，用 Ｑ４７６Ｂ升降式抛丸机抛光。

  ２ 工艺过程

２．１ 工艺选择

 叶片顶端 厚 度 为 ３．５ｍｍ，两 侧 圆 弧 面 的 夹 角 为 ３°，该件具有壁 薄 量 大 的 特 点，适 合 精 密 铸 造。中 温 蜡 料的软化点高，热稳定性好，制作的蜡模不易变形；配套 使用的射蜡机的压力高、性能稳定，蜡模表面光洁，尺寸 稳定性好。硅溶胶型 壳 表 面 致 密，型 壳 高 温 强 度 大，变形量小，铸件表面品 质 高，尺 寸 稳 定。使 用 智 能 分 析 仪 炉前在线检测金属液品质，以保证材料力学性能符合要 求。

 ２．２ 模具设计

 叶轮零件形状复杂，蜡模不能在一个模具内一次成 型，因此采用曲面分型的方法，把蜡模分为上盖、主体两部分，分别制造模具。每个叶片上都带有一个１０ｍｍ× ２ｍｍ×３ｍｍ 定位止口，主 体 模 具 见 图 ２，叶 片 两 侧 圆 弧面的夹角 为 ３°，利 于 取 模。先 采 用 数 控 加 工 中 心 加 工，然后采用电脑数控 雕 刻 机 精 加 工，保 证 模 具 的 尺 寸 精度和表面粗糙度。

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２．３ 浇注系统设计

 叶轮零件的 浇 注 系 统 示 意 图 见 图 ３。零 件 采 用 顶 注式浇注系统，浇口杯尺寸为 ６０ｍｍ×６０ｍｍ，横浇道 尺寸为 ４０ ｍｍ×３０ｍｍ^，内 浇 道 尺 寸 为 ３０ｍｍ×１０ ｍｍ^。

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２．４ 压蜡组树

 为获得好 的 零 件 表 面 品 质，防 止 蜡 件 的 缩 陷 及 变 形，蜡温控制在（５０±２）℃，压力为３_～５ＭＰａ。在组树 前要修去蜡件的飞边、毛 刺，去 除 小 的 凸 起、蜡 屑、麻 坑 等缺陷。蜡模组合时 把 上 盖 和 主 体 每 个 叶 片 的 定 位 止 口全部精确定位，然后用液态蜡沿着分型线把两部分的 蜡模粘在一起，形成整体叶轮蜡模。依照浇注系统方案（见图３），用粘接蜡把蜡件组合到浇冒口系统上。

２．５ 硅溶胶型壳制造

面层材料为锆英粉、锆英砂，背层为莫来石砂、莫来石粉。由于零件形状复杂、拐角多、字牌字数多且字体小， 为保证型壳品质，采用毛笔刷、压缩空气吹的办法，去除 字牌、转角等处的小气泡，避免产生钢豆缺陷。面层制作１层，背层４层，制壳总层数为５层半。为使型壳有好的 透气性，面层浆的粘度控制在５０ｓ，背层浆控制在１８_～２５ _ｓ。型壳不要太厚，厚薄要一致，避免局部浆料堆积。封浆、干燥２天后在电热脱蜡釜内脱蜡。

２．６ 焙烧、熔炼浇注

浇注之前 将 型 壳 放 在 焙 烧 炉 中 焙 烧，焙 烧 温 度 为１ ０５０℃^，保温时间为３５ｍｉｎ^。熔炼时控 制 过 热 温 度 在 １ ５００～１ ５１０℃^，保 持 １０ _ｍｉｎ，增强铁 水 的 受 孕 育 能 力。炉 内 孕 育 处 理，温 度 控制在１ ４４０～１ ４５０℃^，采 用 ０．３％的 Ｆｅ－７５Ｓｉ作 为 孕 育剂，粒度控制 在 ３_～５ｍｍ，均 匀 撒 在 铁 水 表 面，及 时 加上覆盖 剂，低 功 率 孕 育 处 理 ５ｍｉｎ。孕 育 剂 粒 度 过 细，易于分散或被氧化成熔渣而失去作用，粒度太大，会熔化或溶解不尽，不仅 不 能 充 分 发 挥 孕 育 作 用，反 而 会 造成偏析、硬点、石墨过冷等缺陷。使用智能仪进行炉前检测，控制铁水品质。浇注温 度为１ ３８０℃，孕育处理完成后，停电扒渣测温，快速浇注，每炉保证 ５ｍｉｎ浇 注 完 毕，以 减少孕育衰退。浇注过程中焙烧炉停火，型壳不发红，温度在５００℃左右，炉 嘴直接对着型壳浇注，浇注后在浇口杯撒废蜡，扣箱，防_止脱碳。

 ２．７ 检测

 对叶轮铸件进行性能测试和组织观察，发现抗拉强 度为 ２２０ＭＰａ，硬 度 （ＨＢ）为 １８５。金相组织见 图４对基体相组成分析可知，基体组织为９６％珠光体 ＋铁素体。

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石墨形态：９３％Ａ型石墨＋Ｂ型石墨，均匀分布，石墨等级为４级。

 ３ 结 语

 采用中温蜡、硅溶胶型壳、炉前在线检测金属液质量，生产的灰铁叶轮表面质量、化学成分、基体组织、石墨形态及力学性能满足技术要求。

作者：郑州机械研究所铸造工程技术中心  

赵竞翔

李

桐

王

拓

卫东海

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