摇臂铸造工艺设计优化方案

摇臂是超临界汽轮机中再热系统的操控零部件，工作于高温场合，因而采用耐热钢，其材料牌号是ZG15Cr2Mo1，属于低合金耐热钢。要求铸件具有良好的表面质量和内部质量。型砂为碱性酚醛树脂砂。

1.铸造工艺方案及参数的设计和选取

摇臂的铸造工艺图如图7⁃7所示。

在以往的生产过程中，曾经采用过与图7⁃7中A—A剖面，即右图相平行、位于铸件中部的分型面，分型面两边对称的工艺方案，如图7⁃8所示。该方案的冒口为边冒口，结果产生大量的气缩孔，采用图7⁃7所示工艺方案后，缺陷消除了。为了避免曲面分型，设置2#芯，芯头设置间隙和斜度，以利于下芯和合箱。

材料的体收缩率取4.7%，线收缩率取1.8%，尺寸公差等级取CT14级，机械加工余量的选取结果见图7⁃7所示工艺图。

图7⁃7 摇臂的铸造工艺图

图7⁃8 摇臂的旧铸造工艺方案

2.铸件体积和重量的计算(www.xing528.com)

铸件体积和重量的计算采用AutoCAD软件进行，结果如下：体积为15.76dm³，重量为123.7kg，考虑到保险系数，铸件的毛重取130kg。

3.冒口的计算

冒口下铸件的热节为95mm，选取冒口的类型为高度/直径=1.5的圆柱形暗冒口，选取热节圆法冒口设计方法，假定铸件+冒口的液量收缩量为8.72kg，查表5⁃29，确定冒口的直径为ϕ195mm，该冒口的重量为57.5kg。进行冒口的核算，毛重+冒口重=181.2kg，液量收缩量=181.2kg×0.047=8.52kg，查表5⁃29，该冒口合适。为了保险，将冒口尺寸放大一档，最后的冒口尺寸为ϕ200mm×300mm，冒口重量为61.5kg。

4.总重的计算

浇注系统重量约11kg，则累计重量为130kg+61.5kg+11kg=202.5kg，浇注总重应留有一定的富余量，可将该浇注总重×1.05=202.5kg×1.05=212.6kg，最后浇注总重取值为215kg。

5.冒口的校核

总的体收缩量为215kg×0.047=10.1kg，冒口的补缩效率η为10.1/61.5=0.164，即16.4%，冒口效率值在合适的范围内，冒口大小可行。

实际生产中，按该设计工艺进行了铸造生产，铸件无缩孔缩松缺陷。摇臂的铸造工艺效果图如图7⁃9所示。为了提高铸件的表面质量，2^#芯靠铸件侧以及铸型的靠铸件侧采用碱酚醛树脂铬矿砂做面层。