摘要：為確保高牌號的汽車轉向助力泵體灰鑄件(材質HT300，重4.75 kg)的品質，采用澆口通過冒口的熱冒口形式，1個冒口補縮2個鑄件，1型4件。運用均衡凝固收縮模數法設計冒口體和冒口頸尺寸；冒口體直徑60 mm×高75 mm，冒口頸長5 mm×寬45 mm×厚4 mm，鑄件工藝出品率83%。在AMF(Ⅲ)自動造型線粘土濕砂型生產。生產實踐證明，鑄件經15 MPa油壓試驗不滲漏，滿足了技術要求。
關鍵詞：助力泵體鑄件；飛邊冒口；補縮設計；均衡凝固工藝
中圖分類號：TG250文獻標識碼：A文章編號：Application of Proportional

ZYB汽車轉向助力泵是秦川機床發展有限公司液壓件廠的主要產品，年產量12萬套。該產品為汽車轉向機構動力元件，屬于安全關鍵件，泵體為高牌號灰鑄鐵鑄件。

1．泵體鑄件結構及生產工藝方案

1.1泵體鑄件結構

材質：HT300，鑄件質量G=4.7 kg，由端部法蘭、主體套筒和柱頭熱節組成，要求硬度200～250HB，泵體鑄件致密，經10～15 MPa油壓試驗不得滲漏，結構見圖1。

圖1鑄件結構與冒口位置

1.2 泵體鑄造工藝方案

高牌號灰鑄鐵小件，中頻感應電爐熔煉，由于C(3.3w%)、Si(1.8w%)含量低，澆注溫度(1 380～1 420 ℃)高，液態收縮和凝固收縮較大，并且收縮來得集中，要安放獨立冒口補縮。采用澆口通過冒口的熱冒口型式，可以提高冒口的補縮效果，符合小件強補縮的均衡凝固原則［1，2］，為了避免熱冒口引入處的接觸熱節［3］，采用均衡凝固技術推薦的熱飛邊冒口，冒口頸短、薄、寬，從柱頭熱節的圓弧面引入，見圖1。泵體鑄造工藝方案布置見圖2。

圖2 泵體飛邊冒口工藝布置

2．冒口和冒口頸尺寸的設計

2.1鑄件模數和收縮模數的計算

取泵體R17 mm圓柱與38 mm圓臺、72 mm主體套筒的組合體熱節部分的模數代表鑄件的模數M件，計算得M件=1.1 cm；根據均衡凝固技術計算公式：

質量周界商Qm=G/M件3=3.57(kg/cm3)；
收縮時間分數Pc=1.0/e（0.5M件+0.01Qm）=0.56；
收縮模數系數f2=Pc=0.75；
鑄件收縮模數Ms=f2M件=0.82 cm。

2.2用收縮模數法計算冒口模數MR

MR=f1f2f3M件
式中f1——冒口平衡系數，取f1=1.1；
f3——冒口壓力系數，取f3=1.2；
MR=1.1×0.75×1.2×1.1=1.09(cm)。

對應的冒口尺寸為60 mm×75 mm，具體結構見圖3。

圖3 冒口與冒口頸的形狀尺寸

2.3冒口頸模數MN的計算

MN=fpf2f4M件

式中fp——冒口頸流通效應系數，取fp=0.45；
f4——冒口頸長度系數，取f4=0.6；

MN=0.45×0.75×0.6×1.1=0.22(cm)。

對應的冒口頸厚度尺寸為4～5 mm。

設計選用長5 mm×厚4 mm×寬45 mm的冒口頸，尺寸見圖3。

3．生產效果

在Z145、Z148造型機和AMF(Ⅲ)自動造型線上生產驗證，澆注時間8～10 s，澆冒口重3.8 kg，工藝出品率83%，經過1年的生產實踐，生產量已超過15萬件，硬度和油壓試驗符合技術要求。鑄件和澆冒口實物照片見圖4。

圖4 泵體鑄件帶飛邊冒口的照片

通過ZYB汽車轉向助力泵體均衡凝固飛邊冒口工藝的實踐，為秦川機床集團有限公司鑄造廠高牌號灰鑄鐵小件的工藝積累了經驗，并已逐步推廣，效果顯著。

4．結論

(1) 采用澆口通過冒口的熱冒口型式，短、薄、寬的冒口頸，成功地生產了高牌號灰鑄鐵小型泵體鑄件，工藝出品率可達80%以上。
(2) 采用均衡凝固收縮模數法設計冒口體和冒口頸尺寸，生產應用證明，計算方法有較高的實用價值。

參考文獻
［1］魏兵，袁森，張衛華.鑄件均衡凝固技術及其應用［M］.北京：機械工業出版社，1998.
［2］連煒，王守志，魏兵.輪形鑄鐵件澆注系統與冒口聯合補縮設計［J］.鑄造技術，2004，25(12)：885886.
［3］連煒，魏兵，范金輝.鑄件熱節變化與冒口位置的分析［J］.鑄造技術，2004，25(11)：811812.