刮板输送机中部槽气孔缺陷的控制

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        刮板输送机是煤矿综采工作面必备的运输设备，是采区煤炭运输的关键。应用消失模整体铸造中部槽，其质量关键是控制气孔缺陷的产生。我们经过长

期质量管理，掌握了气孔产生的机理及控制方法。

一、气孔缺陷产生机理

由于中部槽形体特殊，如下图所示，各型号尺寸见下表。气孔多位于槽体上部或复杂处的表皮下，气孔有时单独存在，有时多孔并存，孔壁呈黑色。

经分析，产生气孔的原因如下：

(1)槽体模样气化分解生成大量的气体及残留物不能及时排出铸型，是形成气孔缺陷的主要根源。

(2)由于浇注系统设计不合理，金属液充型速度不适宜，造成充型前沿将气化残留物包挟在金属液中，再次气化形成气孔。

(3)铸型涂料的透气性低，型腔内气体及残留物不能及时排除，在充型压力作用下形成气孔。

(4)浇注温度低，充型前沿金属液不能使模样充分气化，未气化分解残留物来不及浮集到冒口而凝固在铸型中形成气孔。

(5)内浇道位置设计不合理，充型时形成死角区，由于型腔内气体反压力作用，使气体及残留物积聚在槽体复杂处并形成气孔。

(6)浇注速度不合理产生断流、闪流，卷入空气而生成气孔。

(7)浇口杯容积太小，金属液形成涡流侵入空气而生成气孔。

(8)型砂透气性不好，造成虚假负压度，使抽气量小于发气量，气化物不能被及时抽离型腔，从而形成气孔或皱皮。

二、控制气孔缺陷的方法

1．选用适宜的模样材料

采用低密度、高强度及发气量小的泡沫塑料制作模样，选用18～22kg/m3的小珠粒并加有气化促进剂的EPS或EPMMA共聚泡沫塑料，要求在涂料干燥后强度达到50～55kPa，气化完全，残留物少，无毒害，易加工。

2．合理设计浇注系统

槽体采用无横浇道的阶梯形浇注系统，槽体顶部设置补缩、集渣一体的暗冒口，利用均衡凝固技术及周界商法使冒口达到补缩、集渣的功能，实现槽体顺序凝固，避免气孔产生。

3．提高铸型涂料的透气性

涂料耐火骨料粒度应适宜，采用复合悬浮剂及抗高温粘结剂。配制涂料具有高温强度及磨损刚度好，易干燥，易涂刷，排气能力大，透气性好，烧结均匀，易脱落，不与型砂润湿。槽体涂层厚度为1.2～1.5mm，透气率为0.415m4/Pa·min，排气能力为2.172m3/s。

槽体涂料的质量管理十分关键，由于涂料具有相当大的附着强度，浇注时涂料层不会被卷入金属液内部，可完整地附着在铸件外表，当铸件冷却到临界温度时涂层自动剥离铸件。在大量生产时应定期检测涂料透气性，及时调整涂料成分，合格的铸件是依靠最佳涂料保证，因此控制涂料质量是不容忽视的。

4．控制适宜的浇注温度

槽体模样在浇注充型过程中，金属液的热作用受浇注温度的制约。当浇注温度高时，金属液热作用充分，模样的热解产物为气态，在负压场的作用下排除容易；当浇注温度低时，金属液热作用不充分，模样的热解产物为液态，会堵塞涂料层气隙，热解产物排除受阻，型腔内形成反压力，充型流动性因此下降，生成气孔几率很高。实践证明，槽体的浇注温度夏季为1580℃左右，冬季为1620℃左右。

5．合理的浇注位置

槽体的最佳浇注位置是形体的所有表面被型砂紧密充填，浇注时获得良好的气化条件，便于排气、除渣。选择浇注位置的原则是：模样最大尺寸的面应处于垂直或倾斜，也就是说立浇或斜浇。因模样本身是不透气的，充型时模样热解产生的气体及残留物必须从模样与充型金属液面之间的间隙侧面排出，通过排出的侧表面积越大越有利，即所谓侧表面积最大的原则。

当浇注位置确定后，能否铸出合格铸件，取决于内浇口的引入位置。确定内浇口位置的原则是：充型顺利，均匀上升，无死角，气化充分。内浇口的形状应做成开放式，长度适宜，不产生喷溅，从而消除冷隔，阻止气孔的产生。

6．合理的浇注速度和负压度

槽体的浇注工艺是以金属液充满浇口杯，封闭直浇道为准则。如果注入速度太快或太慢，会使充型过程造成强烈紊乱并发生剧烈沸腾，将来不及气化的模样体包挟在金属液流中凝固形成气孔。理想的浇注速度是给铸型内型、液置换提供足够的金属液，使金属液充型速度等于模样气化速度。工艺要点如下：

(1)直浇道制成中空防止喷溅 防止初浇时反溅发生，直浇道制成中空。先用小流金属液点通直浇道再大流快速充满浇口杯封闭直浇道，保持真空度，直到浇口杯金属液不再下沉时为止。

(2)用浇口杯注孔调整限制浇注速度 经过十几年的实践，我们认为消失模工艺适宜的浇注系统形式是封闭式，对阻止气孔产生有较好的效果。就是在浇注充型的时间内，浇注系统所提供的金属液与模样气化消失速度同步为封闭式浇注系统。在浇注温度一定时，模样的气化消失速度与模样的吸热有关，相同密度、相同壁厚的模样气化消失速度是一样的。由于槽体结构、壁厚比较均匀，模样吸热基本是一致的，所以我公司用浇口杯注孔的大小定量提供充型金属液，以获得适宜的充型速度。浇注时金属液一直充满浇口杯，不外溢、飞溅破坏封闭薄膜，保证均衡负压场，使型砂的紧实度大于型砂对铸型的剪力，不塌箱、溃型。

(3)浇注过程中不许断流和闪流 浇注过程中不允许断流、闪流发生，一旦直浇道**在空气中，在负压作用下空气进入型腔形成气孔缺陷，使铸件成为废品。

(4)确定合理的真空度 适宜的真空度是排气、除渣的保证，也是防止粘砂的因素，当量真空度是指浇注过程中负压场合理的建立，使抽气量大于发气量，紧固干砂，保证铸件几何尺寸，缩短凝固时间，阻止气孔扩散、长大。

(5)制作容量适宜的浇口杯 浇口杯是承接金属液的必备工具，浇注时使金属液不产生涡流，具备挡渣功能，将金属液中杂质浮集到浇口杯液面上部，阻止杂质充型生成气孔。

三、结语

消失模整铸中部槽工艺是近无余量精确成形，是一门集塑料、化工、机械、冶炼和铸造为一体的多学科系统工程，由于本人水平有限，不妥之处希望指正。