船用推进系统轴承盖的铸造工艺.pdf

28中国铸造装备与技术 5 ∕ 2017生产技术 Production Techniques船用推进系统轴承盖的铸造工艺王亚南（共享装备股份有限公司，宁夏银川 750021）摘要： 轴承盖是船用推进系统的关键部件，安装在轮船后部与支柱相连，材料为 EN-GJS507U，需要进行材料性能、尺寸、UT（全部）、MT、PT 等检验。在冷硬呋喃树脂砂铸造生产过程中，遵循型腔快速充型和铸件顺序凝固的原则，利用 MAG 软件模拟，结合现场生产经验，通过温度场的分析，设计铸造工艺，生产出满足顾客需求的优质合格铸件。关键词： 轴承盖；快速充型；MAGMA 模拟中图分类号：TG244+.4；文献标识码：A；文章编号 :1006-9658（2017）05-0028-03DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.05. 009 收稿日期 :2017-05-02稿件编号 :1705-1771作者简介：王亚南（1986—），工程师，主要从事铸造工艺设计及现场质量改进工作 .0 引言吊舱式电力推进系统具有一流的水动力和运行效率，集浆和舵的作用于一身，可实现大型船舶原地 360°旋转， GPS 精确定点定位，主要安装在远洋科考船、深水钻井船、破冰近海支援船等大型高技术船舶上，轴承盖铸件是电力推进系统推进模块上的关键部件，安装轮船后部与支柱相连泡在水里，材料为 EN-GJS-500-7U，通过宁夏共享检测中心、 ABB 船舶、中国 CCS 船级社产品认证，瑞士通标标准技术服务公司（ SGS）无损检测，铸件尺寸、性能均符合要求；铸件精加工后通过科洛博（上海）数字科技顾问有限公司关键部件尺寸精度检测，完全满足要求的质量规范。为保证生产出优质合格铸件，本公司通过 MAGMA 模拟分析铁液冲型和铸件浇注后的温度场，优化铸造工艺，生产满足顾客需求的合格铸件。1 铸件结构及技术要求1.1 主要结构特点及形状参数轴承盖主体壁厚相差不大，图 1 是铸件整体结构简图，图 2 是铸件的剖面图。图 1 铸件整体结构图 图 2 铸件内腔剖面图1.1.1 铸件基本信息铸件材质为 EN-GJS-500-7U；毛坯质量 1 400 kg；外形轮廓尺寸：大圆 φ 1 144 mm × 小圆 φ 270 mm ×高270 mm；铸件最大壁厚为 80 mm；铸件最小壁厚在法兰处，其厚度为 38 mm。1.2 产品技术质量要求(1) 材料为 EN-GJS-500-7U，满足性能指标；(2) 尺寸控制公差执行 ISO8062 CT11;万方数据29 中国铸造装备与技术 5 ∕ 2017 Production Techniques 生产技术(3) 铸件表面磁粉探伤，执行 EN1369，铸件关键区域达到： LM2、 AM2，其余区域 LM3、 AM3 的要求；(4) 铸件超声波探伤，执行 EN12680-3，铸件关键区域达到： 2 级，其余区域 3 级的要求；(5) 铸件表面 100% 渗透探伤检测，执行 EN 1371-1，铸件外表面区域达到 2 级；(6) 铸件性能检测及无损检测通过 CCS 船级社产品认证、瑞士通标标准技术服务公司（ SGS）无 损检测，铸件精加工后通过科洛博（上海）数字科技顾问有限公司关键部件 3D 拍照尺寸精度检测，铸件质量完全满足要求。2 设计方案2.1 铸造工艺方案确定造型方法及铸型种类。上下型全部采用砂箱造型，为保证铸型强度，上下箱全部采用机械振动紧实方法。砂箱侧壁钻排气眼，箱口放置 φ 10 mm尼龙气道绳，保证排气畅通。浇注位置及分型面确定。此产品顾客检验要求 φ 1 144 mm 开口 200 mm 高度范围内的 UT ≤ 3级，根据顺序凝固理论，重要部位优先凝固，将分型面出在 φ 1 144 mm 开口处。另此产品关键区域需要磁粉探伤，对于表面质量要求非常高，所以内浇口采用底铸，并增加过滤网。具体工艺设计如图 3所示。2.2 浇冒口系统2.2.1 浇注系统浇注系统选择开放式：遵循快速充型、低流速、多点分散浇注方式，降低了浇注系统二次造渣，使铸件出现冲砂、夹渣缺陷减少。2.2.2 冒口设计(1) 此产品主要化学成份为 w (C):3.65%、 w (Si)：2.3%、 w (Mn)： ≤ 0.35%、 w (P)： 0.035%、 w (S)： 0.008%。补缩根据 C、 Si、 P 三个成份计算，得到铸件在凝固过程中的体积收缩率为 1.2%，需要相应的补缩才能得到合格铸件。(2) 通过利用球铁凝固理论计算每个分区部位模数，并通过计算结合冒口补缩距离设计冷铁厚度及冒口、冒口颈放置位置及大小。铸件圆弧厚度尺寸为 45 mm，根据冒口横向补缩距离 L =6×45=270 mm，此产品整体需要划分为 6 个区域，分区进行冒口补缩，由于顶面宽度尺寸为 20 mm 不易放置冒口，所以需要相应的侧冒口进行补缩。图 3 浇注位置及分型面确定横向补缩内圆轴承部位无法补缩到，在轴承部位放置冷铁，使冒口横向补缩距离缩短，通过计算有效模数为 :MC=V/S有效=9 067 120/（ 510 503-20 914×2-28 779×2 ） /10=2.2（ cm）。另，查铸造手册可得到收缩时间占总凝固时间的百分比 ST=42%。则有，冒口颈模数 :MRn=1.2× ST1/2× MC=1.2×0.421/2×2.2=1.71(cm)再有，冒口 MR>1.1MRn=1.1×1.71=1.88 （ cm）。因此，单个分区部位体积收缩：V = 9 067 120×1.2%=108 805 （ mm3）通过查 foseco 发热冒口表，选择 Kalmin300 12/15 发热冒口作为补缩冒口。（ 3）通 过 MAGMA 模拟来验证计算结果：从充型、凝固过程看，凝固顺序是从最底部到冒口内部，具体如图 4 所示，其凝固结果如图 5 所示，从中可以看出 CTQ 区域无缩松缺陷，在实际生产中铸件质量良好与设计结果相符。万方数据30中国铸造装备与技术 5 ∕ 2017生产技术 Production Techniques图 4 充型、凝固过程示意图图 5 模拟结果示意图3 结语通过对于轴承盖进行工艺策划设计，在此过程中通过理论计算、现场经验和 MAGMA 软件相结合，实现了理论与实践相结合原则，使用冷硬呋喃树脂砂生产此类铸件，实现了铸件的快速充型、顺序凝固，铸造出了满足顾客需求的优质合格铸件。 参考文献[1] 缪承伟 . 模工艺学 [ M]. 北京：机械工业出版社，1980：205-206.[2] 中国机械工程学会铸造分会 . 铸造手册：铸造工艺学（第二版）[ M]. 北京：机械工业出版社，2003.[3] ??. 金属材料液态成型工艺 [ M]. 北京 : 化学工业出版社，2008.1.Marine propulsion system for bearing cover of castingWANG YaNan（Kocel Machinery Limited，YinChuan 750021,Ningxia,China）Abstract： The bearing cap installed on the ship back and connected to the backbone is the key component of the propulsion system.The material is EN-GJS-500-7U.Tt needs inspection of the material performance,size,UT,MT,PT an so on.To produce high quality castings which meet customer demand,we design casting process using the MAGMA simulation software combining with the production experiences,following the rapid filling and proportional solidification and analyzing temperature field in cold-setting resin furan sand casting production process.Keywords:bearing cap； rapid filling； simulation with MAGMA业界资讯 Information智能码垛机器人 成汽车铸造业大势随着《中国制造 205》作为国家战略颁布实施，我国的工业制造水平不断提高，各类机器人在生产中广泛应用，大大提高了工业生产的自动化、智能化、标准化，推进了工业化进程。以制造工厂中不可或缺的搬运码垛工作为例，这一繁重的人工劳动，也正实现向机器人自动操作的转变。搬运码垛机器人的使用效果究竟如何？让我们一起来看看华东泰克西汽车铸造有限公司的智能码垛成功实施案例。华泰公司是国内专业生产轿车及轻型车发动机缸体的现代化铸造企业。在缸体清理下料车间 , 有多达 20 余种汽车发动机缸体从喷油炉后出口的辊道上持续输出。工人在辊道一侧，对这些缸体进行分类、吊装码垛。华泰工厂年产上百万缸体 , 工厂全天三班生产，每班配备 3 人对辊道上缸体进行下料码垛 , 由于产量巨大 , 辊道上缸体源源不断的到来 , 码垛工人非常繁忙 , 劳动量巨大。随着产能的提升，人工码垛下料方式越来越不能满足生产的需求。华泰公司提出下料车间生产线安装全自动机器人码垛系统，替代人工码垛。公司经多方了解比对后决定，采用大连誉洋的新技术，解决老问题，创造高效益。“泰克西汽车发动机缸体机器人自动码垛下料项目”由此诞生。根据工厂实际情况 , 大连誉洋团队为其“量身定制”了用于喷油炉后 B15D 型汽车发动机缸体的全自动机器人码垛单元 KINROBOTICS-LSP370，可自动对喷油炉后缸体进行筛选，针对批量最大的 B15D 缸体进行自动码垛下料。2017年 6 月，设备圆满完成验收 , 投入生产线开始高效码垛工作。KINROBOTICS-LSP370 人为重型有效负载机器人，具有节省空间的基座和精密的机械碗，实现最大有效负载 50KG和伸展 3.0 米之间的最佳比率。新一代 SMRT5NJ 设计，灵巧、轻型结构，相比同规格型号机器人，可减少回转时间和能耗25% 以上。人性化设计的人机界面，工人只需简单的培训即能熟练操作。誉洋该项目负责人表示：“全自动、高智能的应用大幅提高了码垛效率，使物料搬运更为准确高效。工厂每班仅需配备 1 人即可，大大缩减了人工成本。同时，也改善了泰克西劳动者的工作环境，减少劳动者的人身事故。”誉洋工业智能，为工业化转型中的企业提供多领域的智能打磨整体解决方案，并为广大用户提供完善的操作培训、技术支持和售后服务。随着中国工业智能设备需求的高速增长，誉洋将运用智能制造的高精尖技术，与更多工业制造企业一道，助力中国 205。（摘自大连誉洋 http://www.zhuzao.info/com/yuyangrobot/news/itemid-4455.html）万方数据