飞轮壳的铸造工艺设计
郭毅 高秀武
（中国重汽集团 济南发动机有限公司，山东 济南 250200）
摘要： HT250飞轮壳铸件采用HWS静压线造型，湿型砂铸造。根据产品的结构特点，把整个铸件放置在下型，法兰边向上，每型布置两件，上型砂胎喷涂涂料防止粘砂。浇注系统各单元截面尺寸为：∑F阻=13.5 cm2，F直=19.63 cm2，∑F内=31.68 cm2，∑F网=77 cm2
关键词：飞轮壳；铸造工艺；浇注系统
中图分类号：TG251 文献标识码：B
图1为笔者公司生产的飞轮壳铸件，材料牌号为HT250，属于薄壁铸件，最薄壁厚为7 mm，质量为30.5 kg，轮廓基本尺寸为
图1 飞轮壳铸件
1生产方式及条件
采用HWS静压线造型，湿型砂铸造，砂箱尺寸为1 500×1 000×400/400 mm，工艺布局为一箱两件，Z9406WJ热芯机制芯，10T中频感应电炉熔炼，浇注温度为1 380~1 350 ℃，
2铸造工艺方案
2.1浇注位置与分型面
浇注位置是根据零件的结构特点、尺寸、质量、技术要求、铸造方法以及生产车间的条件决定的。正确的浇注位置应能保证获得健全的铸件，并使造型、制芯、清理方便。根据飞轮壳的产品结构特点，采用顶注式浇注系统，将铸件的大平面置于下部，防止上平面产生夹砂等缺陷，同时也可以防止浇不足、冷隔等缺陷。
铸造分型面是指铸型组元间的结合面。合理的选择分型面，对于简化铸造工艺、提高生产率、降低成本、提高铸件质量等都有直接关系。根据飞轮壳的结构特点，将铸件的全部放在下型，可以减少因错型造成的尺寸偏差；铸件内腔采用吊砂形成，可以减少砂芯数量，减少砂芯的发气量，并节约了生产成本[1]。分型面具体位置如图2所示。
图2 分型面位置
2.2每型铸件数量
根据生产飞轮壳的HWS静压线砂箱尺寸和飞轮壳的产品尺寸结构，安排每型两件。由于砂箱过高可能引起铸造缺陷，只能采用加强排气等工艺措施来避免。由于飞轮壳的法兰边宽度有限，如将排气针设置在法兰边沿上，强度不够易弯曲，使用寿命过短，因此采用出气片连接形式将排气针引出。具体模样布置如图3所示。
出气针
图3 飞轮壳的模样布置图
2.3砂芯
为了减少砂芯数量，中间部位利用吊砂形成砂胎来铸出。采用此种工艺减少砂芯的发气量，节约了生产成本，但是由于砂胎遇高温易形成粘砂缺陷，因此在造型过程中砂胎需喷涂涂料防止粘砂。
2.4浇注系统设计
灰铸铁件在凝固过程中析出石墨并伴随相变膨胀有很强的自补能力，因而缩孔缩松缺陷倾向较小。对于模数Mc≤1 cm的铸件，可利用浇注系统当冒口铸出健全的铸件[1]。根据简单几何体的模数计算[1]，可将铸件视为环形体和空心圆筒体进行计算，平均壁厚约为12 mm，Mc=1.2/2=0.6 cm，
（1）按照流体力学公式[1] F阻=G/0.31μt√Hp计算阻流面积
式中：F阻——阻流面积/ cm2；
G——流经F阻截面的金属液总质量/ kg；
μ——总流量损耗系数；
t——浇注时间/s；
Hp——平均静压力头高度/cm。
铸件质量G铸 = 30.5 kg，流水生产线工艺出品率约为75%，因此流经F阻截面的金属液总质量G=G铸/75%=
Hp=H0，其中H0为静压力头高度，采用顶注式，将有关数据代入得，Hp=40
查表得μ=0.42；
浇注时间t=S√G，查表得S=1.85，所以t=12 s；
综上，F阻min=4.2 cm2。因为铁液经过直浇道从两条横浇道分流，因此∑F阻min=8.4 cm2；实际阻流截面取（35+32.5）×20/200=6.75 cm2，∑
（2）阻流面积确定后，可按经验比例确定其它组元的截面积。浇注系统截面积比例取F阻：F直：F内=1：（1.5~2）：（2~3）。因此，直浇道取φ50 mm，F直=19.63 cm2，F内取（70+62）×8/200=5.28 cm2，共6条内浇道，所以∑F
（3）为加强挡渣作用，在浇注系统中采用耐高温纤维过滤网，放置过滤网处的浇道截面定为阻流截面。纤维过滤网的过滤面积一般取阻流截面的5倍以上。所以横浇道搭接面积取110×35/100=38.5 cm2，分流的两条横浇道都搭接，因此∑F网=2×38.5=77
根据以上数据计算，实际∑F阻：F直：∑F内：∑F网=1：1.45：2.35：5.7。
图4为浇注系统简图。
图4 浇注系统
3结束语
按照以上工艺生产的飞轮壳铸件，外观质量、尺寸精度、力学性能均能达到图样技术要求，满足顾客需求。
参考文献：
[1]姜希尚，杨恩长，安阁英，周昭铭，甘赞先，李弘英，朱文高，李承忠，刘书贤，谢明师，李维镕.铸造手册第五卷[M].北京：机械工业出版社，1994：84-90，172-175，181，
