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摘要：对精铸生产发动机曲轴平衡块的工艺设计进行了分析，设计出了批量生产行之有效的工艺方案。
关键词：精铸凝固补缩

曲轴平衡块是发动机的关键零件，要求组织致密均匀，不得有缩松(孔)和气孔，零件要求100%超声波探伤。该零件质量好坏直接影响发动机的工作性能和寿命。

1曲轴平衡块结构特点

曲轴平衡块零件如图1所示，该件是厚大件，A、B、C三处是热节点，极易形成缩松(孔)，F、H面是两个大平面，对于精铸生产来说是应尽量避免的，因为生产中大平面会因型壳里外收缩(或膨胀)量不同，易造成分层等问题，铸件相应部位易出现结疤凹陷等缺陷。E、D两处有φ14.5 mm的通孔，若铸出两孔会隔断A、B、C三处的补缩通道。

图1零件图

2曲轴平衡块精铸工艺方案分析

2.1曲轴平衡块毛坯图的工艺绘制

该零件有两个大平面，型壳焙烧后，极易因里外膨胀不一致，造成型壳分层，使铸件出现结疤、凹陷。为了防止这一缺陷的发生，在平面上增设1 mm深的工艺槽，缩小大平面面积，防止因膨胀不一致造成分层，稳定铸件加工基准面。根据该零件结构特点和精铸工艺特点，两个φ14.5 mm通孔不铸出。为了克服E、D相对应的这两部分过于窄小的问题，适当加大两凹槽处的加工余量，使A、B、C三处间的补缩通道通畅，以利于金属液补缩。该零件毛坯图设计见图2。a、b、c部位为工艺槽，深1 mm。内浇口设置在另一面。

图2铸件图

2.2竖装工艺方案分析

根据曲轴平衡块结构特点，若采用竖直组装进行制壳浇注，即在A、B两处(或1处)设置内浇口，如图3所示，浇注时，由于钢液自重力的作用，B、C处可得到有效补缩，而A处凝固时得不到有效的补缩，补缩液会因补缩通道不畅不能对A处补缩，而A处的钢液对B、C处又形成了实际的补缩液，A处不可避免地要形成缩松。

图3竖装工艺图

2.3吊装工艺方案分析

吊装即蜡模焊装在倒T字形浇口棒的下部(见图4)，在钢液自重力作用下，浇口棒更能发挥其浇道和冒口的作用，能较好地对铸件热节进行补缩，在直浇道不加大的情况下，即可保证浇注时有足够的压头，以利补缩，提高工艺出品率。通常内浇口的设置应有利于铸件的补缩和排气，同时凝固虽然能使铸件内应力最小，铸件变形量小，但不能防止缩松、缩孔。采用顺序凝固有利于进行补缩和气体的排除，为得到组织致密的铸件，应使铸件先凝固，浇口棒最后凝固。浇注后向浇口杯内投放适量覆盖剂是行之有效的方法。用吊装法生产该件，可在A、B处设置两个圆形内浇口，或在C处设置一长方体形内浇口。

图4吊装工艺图图

当内浇口设置在A、B处时，铸件磨去内浇口后，在浅表面A、B处有明显的缩孔，加工后，孔眼也不能消除。这是因为A、B处是热节，圆形内浇口设于此处，增大了热节量，在A、B浅表面浇口处尚未完全凝固时，横浇道及内浇道已形成树枝状结晶，阻断了钢液对A、B处的进一步补缩。

若在C部位设置一长方形内浇口，解剖铸件和利用超声波探伤，在A、B、C处，乃至整个铸件均未发现缩松(孔)缺陷。主要原因是钢液在自重力的作用下，对A、B处的补缩道畅通，能有效地对其进行补缩，实现了顺序凝固，即铸件先凝固——内浇口凝固——横浇道凝固，最后是直浇棒凝固，所以A、B处无缩松(孔)出现。对于C处，由于长方形内浇口设置于此，也有效地进行了补缩。(end)