基于增材制造砂型的桥形支架铸件铸造工艺设计及制造(3)
时间：2025-03-27 09:30 来源：特种铸造 作者：admin 阅读：次
性能，符合GB/T1173-2013。
铸件轴孔及安装凸台处没有缩松、缩孔、裂纹等缺陷，但铸件底面组织缩松。该处壁厚为14.5 mm，浇口较多，局部过热导致产生缩松。后续可通过放置冷铁，增大过冷度进行改善。
表4为首次工艺试制的3件铸件的检测结果。由于球形面型芯变形上移与砂型外形接触贴合，导致铸件球形面周围壁厚不均，甚至局部无壁厚，SR217处尺寸超差，底面组织缩松，不满足标准要求，需要进一步优化浇注系统工艺，改进砂型结构。
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4 工艺优化及实践
根据铸件生产实践及结果分析，从铸件结构优化、增加冷铁、砂型结构优化方面进行改进。将4个工艺孔尺寸从ϕ10 mm修改为2个ϕ20 mm和2个ϕ14 mm，增加砂芯强度，另外4个ϕ20 mm的工艺孔保持不变，最终工艺孔为6个ϕ20 mm和2个ϕ14 mm。
对砂型结构进行优化，优化后砂型结构仍是三箱。优化砂型减重方式，修改分型面，设置中箱接触面A与下箱的配合间隙为1 mm，其他分型面与下箱配合间隙为0.5 mm。优化后，浇注时下箱受到金属液的冲击力不仅通过接触面A传递到中箱，也通过接触面M、N传递到中箱B、C砂型，分散接触面A所受的力。
根据优化后工艺及砂型结构，重新3D打印砂型，并进行低压浇注。对浇注后的首件铸件外观完整，外表面无冷隔、裂纹、缩孔等缺陷，铸件无少肉现象。首件铸件尺寸符合DCTG7 GB/T6414-2017，高于图纸要求的DCTG 8 GB/T6414-2017尺寸精度。
在铸件底面增加10块冷铁后，底面冷却速度加快，组织无缩松缺陷。表6为优化后铸件检测结果，可见优化后铸件检验合格，满足GB/T 9438-2013 II 类铸件要求。
采用此工艺批量生产，经检验，铸件符合标准要求。
【主要结论】
（1）采用铸造工艺模拟、3DP砂型、低压铸造工艺，快速完成了桥型支架铸件的生产，桥型支架铸件内部质量达到Ⅱ类 GB/T9438-2013、尺寸精度可达到DCTG7级 GB/T6414-2017。
（2）对复杂铸件首先根据经验进行浇注系统工艺设计和工艺模拟，模拟结果合格后进行生产试制，再根据试制结果调整优化工艺，铸件试制成品率较高。
（3）单件小批量的铸件生产采用3DP砂型可以快速完成复杂铸件的生产，质量一致性好。
【引用格式】
司金梅，吕三雷，李晶晶，等. 基于3DP砂型的桥形支架铸件铸造工艺设计及制造［J］. 特种铸造及有色合金，2025，45（1）：130-135.
SI J M，LÜ S L ，LI J J，et al. Casting process design and manufacturing of bridge bracket based on 3DP sand mold［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys，2025，45（1）：130-135.
图13 随炉试样结构
铸件轴孔及安装凸台处没有缩松、缩孔、裂纹等缺陷，但铸件底面组织缩松。该处壁厚为14.5 mm，浇口较多，局部过热导致产生缩松。后续可通过放置冷铁，增大过冷度进行改善。
图14 铸件X光检测结果
表4为首次工艺试制的3件铸件的检测结果。由于球形面型芯变形上移与砂型外形接触贴合，导致铸件球形面周围壁厚不均，甚至局部无壁厚，SR217处尺寸超差，底面组织缩松，不满足标准要求，需要进一步优化浇注系统工艺，改进砂型结构。
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根据铸件生产实践及结果分析，从铸件结构优化、增加冷铁、砂型结构优化方面进行改进。将4个工艺孔尺寸从ϕ10 mm修改为2个ϕ20 mm和2个ϕ14 mm，增加砂芯强度，另外4个ϕ20 mm的工艺孔保持不变，最终工艺孔为6个ϕ20 mm和2个ϕ14 mm。
图15 优化后的工艺孔
在底面增加10块冷铁，冷铁厚度为15 mm。底部增加冷铁后，缺陷消失。
图16 底面增加冷铁
图17 优化后缩松、缩孔缺陷位置
对砂型结构进行优化，优化后砂型结构仍是三箱。优化砂型减重方式，修改分型面，设置中箱接触面A与下箱的配合间隙为1 mm，其他分型面与下箱配合间隙为0.5 mm。优化后，浇注时下箱受到金属液的冲击力不仅通过接触面A传递到中箱，也通过接触面M、N传递到中箱B、C砂型，分散接触面A所受的力。
图18 优化后砂型结构
1.上箱 2.中箱 3.下箱 4.砂型减重 5.砂型加强筋 6.定位子扣
根据优化后工艺及砂型结构，重新3D打印砂型，并进行低压浇注。对浇注后的首件铸件外观完整，外表面无冷隔、裂纹、缩孔等缺陷，铸件无少肉现象。首件铸件尺寸符合DCTG7 GB/T6414-2017，高于图纸要求的DCTG 8 GB/T6414-2017尺寸精度。
图19 优化后3DP砂型
图20 优化工艺生产铸件
图21 优化后首件铸件X光检测结果
采用此工艺批量生产，经检验，铸件符合标准要求。
图22 批量生产的铸件
（1）采用铸造工艺模拟、3DP砂型、低压铸造工艺，快速完成了桥型支架铸件的生产，桥型支架铸件内部质量达到Ⅱ类 GB/T9438-2013、尺寸精度可达到DCTG7级 GB/T6414-2017。
（2）对复杂铸件首先根据经验进行浇注系统工艺设计和工艺模拟，模拟结果合格后进行生产试制，再根据试制结果调整优化工艺，铸件试制成品率较高。
（3）单件小批量的铸件生产采用3DP砂型可以快速完成复杂铸件的生产，质量一致性好。
【引用格式】
司金梅，吕三雷，李晶晶，等. 基于3DP砂型的桥形支架铸件铸造工艺设计及制造［J］. 特种铸造及有色合金，2025，45（1）：130-135.
SI J M，LÜ S L ，LI J J，et al. Casting process design and manufacturing of bridge bracket based on 3DP sand mold［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys，2025，45（1）：130-135.
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