管坯彎曲用鋁芯棒的鑄造工藝

■ 郭旭，耿保華

掃碼了解更多

一、鋁芯棒結構

圖1為管坯在壓力機作用下彎曲的示意，其中藍色為鋁芯棒，黃色為要彎曲的管坯，鋁芯棒在管坯內部起到支撐管坯不被壓扁的作用，受力彎曲后保證管坯彎曲弧段的圓度滿足要求。

我公司的管坯經過計算得出支撐所用材質最合適的屈服強度應在130MPa左右，考慮其所要求的力學性能及后期熔出的可操作性，故選擇鋁合金作為管坯彎曲所用低熔點合金支撐材料。

彎曲后，鋁芯棒與管坯入爐在高于鋁合金熔點溫度下保溫一定時間，使鋁芯棒熔出管坯，如圖2所示。

管坯彎曲用鋁芯棒結構（見圖3）設計要求：直徑753mm，長5000mm，凈重5950kg，材質ZL101，表面無砂眼及氣孔等表面缺陷。

二、鑄造工藝

圖1 為管坯在壓力機作用下彎曲

圖 2

圖3 鋁芯棒結構

由于此鋁合金產品尺寸較大，超出我廠一次提供的最大鋁液量，所以不滿足一次澆注成形條件，只能分多次澆注成形。另外，從產品質量出發，單次成形壁厚過大，極易在內部產生縮孔、縮松等鑄造缺陷，影響使用性能。綜合各方面因素，該鋁芯棒分三次澆注成形，先澆注內層，隨后再一層包裹一層達到鑄造工藝要求尺寸。

確定鋁芯棒的鑄造方法為樹脂砂型鑄造，周身加工量20mm，采取立式鑄造工藝，階梯式澆注系統。

1. 鑄出芯棒Ⅰ

（1）鑄出φ3 2 0 m m×5400mm芯棒Ⅰ，采用2000mm×2000mm 砂箱，底箱舂樹脂砂平面，底平面采取加固措施，放φ25mm鋼筋芯骨。

（2）在底箱上放對半的內腔φ3 2 0 m m樹脂砂芯，每層高900mm，共6層，冒口高360mm；每擺放整齊好一層樹脂砂芯，周圍放粘土砂舂實，以防跑火。最后在冒口上方放置用圓鋼彎曲的吊環，鑄件凝固后將吊環底部鑄死在冒口上，以便澆注成形后的吊運。

（3）造型完成后放置帶有阻流板和隔板的澆口杯，準備澆注。

（4）用1.5t電阻爐和200kg電阻爐同時熔化，首先用1.5t電阻爐熔煉的鋁液澆注到要求的冒口高，澆注重量1.3t，澆注溫度（720±5）℃；隨后用200kg電阻爐熔煉的鋁液從冒口補澆，澆注溫度730～735℃，直至冒口不收縮為止。

（5）打箱、清理，去掉澆注系統，打磨掉芯棒Ⅰ外表面的粘砂和氧化皮，并在芯棒的圓周方向均布三點焊上直徑40mm、長度（605-320）/2mm的鋁卡柱，尾端、前端各三點，卡柱與型腔接觸處做隨型處理，作為后續將芯棒Ⅰ下到φ605mm芯棒Ⅱ型腔內的找正之用。

2. 鑄出芯棒Ⅱ

（1）鑄出φ6 0 5 m m×5400mm芯棒Ⅱ，采用2500mm×2500mm砂箱，用與芯棒Ⅰ同樣的方式造型，造出φ605mm×5400mm型腔。

（2）將φ320mm×5400mm芯棒Ⅰ吊起按中心下到φ605mm×5400mm型腔內。

（3）用兩臺1.5t電阻爐和200kg電阻爐同時熔化，首先用兩臺1.5t電阻爐熔煉的鋁液同時澆注到要求冒口高度，澆注重量3t，隨后用200kg電阻爐熔煉鋁液從冒口補澆。

（4）打箱、清理，與芯棒Ⅰ的處理方法相同。

3. 鑄出芯棒Ⅲ

（1）鑄出φ7 9 3 m m×5400mm芯棒Ⅲ，采用2500mm×2500mm 砂箱，用與芯棒Ⅰ同樣的方式造型，造出φ793mm×5400mm型腔。

（2）將φ605mm×5400mm芯棒Ⅱ吊起按中心下到φ793mm×5400mm型腔內。

（3）用兩臺1.5t電阻爐和200kg電阻爐熔煉鋁液同時熔化，首先用兩臺1.5t電阻爐熔煉的鋁液同時澆注到要求冒口高度，澆注重量3t，隨后用200kg電阻爐熔煉的鋁液從冒口補澆。

（4）打箱、清理。

三、結語

2017年4－7月，我廠用此鑄造方法成功交付了6根鋁芯棒（見圖4）作為彎曲管坯之用，均取得了良好的使用效果。

圖 4