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      【热坛学习】空压机活塞铸造工艺与生产

  一、技术要求与结构特点

      空压机活塞是某厂空压机的关键零件，由于意外损坏，急需铸出新的毛坯以供使用。活塞材质HT200，要求水压试验1.2MPa，历时5min不渗漏、不许有气孔、缩孔等缺陷。其结构如图所示。由图可见，此活塞为圆台结构，除下表面有4处30mm的孔外，其余各面全部封闭，中间形成空腔。正中为直径D＝46mm的孔。这种封闭结构为铸造生产带来麻烦。

    二、工艺方案的确定

　　活塞采用手工造型，分析确定分型面位置，如图所示，即将整个铸件置于上箱，1号芯以由4个小芯支撑，芯上放置芯撑，上砂型通过芯撑压住1号芯，避免漂芯，上表面扎出气针。 

    三、生产过程

　　活塞的铸造生产存在一些难点，如以4个小芯支撑大芯不够稳固，头重脚轻。另外整个铸件置于上箱，不利于校正两侧壁厚，大芯被铁液包裹着，铁液凝固后使排气道受阻。

　　针对以上工艺难点，采取如下措施：造型以后，先下4个小芯，再轻轻地将1号大芯置于4个小芯之上，按木模主砂型中形成的痕迹，校正大芯的位置，使两侧壁厚均匀，然后捣实小芯周围的型砂，在大芯上放置芯撑，在砂型上扎φ8mm的出气孔，最后合箱，按此法生产了2件活塞。

　　生产过程发现，浇注时铁液通过气针剧烈上窜，浇注完毕气针很快凝固，落砂之后铸件表面有气孔、水压试验发生壁漏，无法使用。

    四、工艺改进

　　此件的铸造工艺性差，浇注以后砂芯全部被铁液包容，最初还可以通过气针排气，但由于气针直径小，铸件壁厚较大，所以气针必然先于铸件凝固，合脂砂芯的发气量较大，气体没有充分排出，气道就被堵住了，在铸件凝固时，有气体不断冲击上表面，造成此件大面积气孔。为了解决这个问题，就必须设法开出气通道，于是又采取了如下两种方案：

　　第一种工艺方案：在铸件表面设置出气冒口。为了便于排气又便于补缩和清理，即在活塞上表面边缘设置一椭圆形压边冒口，此冒口为明冒口。

　　压边冒口尺寸的确定：

　　中、小型灰铁件压边冒口直径D与热节圆直径Dy的关系，根据经验公式D=(1.5～2)Dy，由图2可求得Dy=35mm，这样压边冒口直径D=2×35 mm=70mm。压边冒口成败的关键在于冒口和铸件搭接的缝隙的长度和宽度，压边长度越长越好，为此采用椭圆形冒口。

      飞边冒口尺寸的确定，可以采用热节圆比例法，即D=(1.5～2)Dy，经计算Dy=41mm，则D=2×41mm=82mm。冒口高度H=(1.2～1.5)D=1.5×82mm＝123mm(冒口顶端扎10的出气道)。

　　飞边厚度一般取3～8 mm，这里选6mm。

　　飞边长度是指冒口体与铸件的距离，选为8mm。

　　飞边的宽度(飞边沿铸件棱边的长度)可以取冒口体直径的1～2倍，冷飞边冒口取上限，即82mm×2=164mm。

　　按以上2种方法生产，浇注时铁液平稳，不象以前那样铁液在砂型上面溅起很高，而且出气冒口经过较长时间才凝固，型腔内的气体通过出气冒口能得到充分释放。

　　以这两种方法生产出的2个铸件，表面光滑、平整、没有气、缩孔。由于采 取了高温浇注，所以铁液与芯撑熔合很好，经打压试验后，完全符合技术要求，目前已用于空压机上。  

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