本文介绍的是采用消失模铸造技术来生产直径1250mm、单重1500kg的轮毂，针对其结构特点，结合车间设备情况，设计了立式浇注、阶梯浇道，集渣、补缩双冒口工艺，同时，对白型制造过程中的形变、加工量、涂料、烘干、装箱、负压、浇注、翻箱及热处理等各环节参数量化，确保产品合格。

01
轮毂基本情况

作者公司为内蒙伊东公司生的产带式输送机，其中关键受力部件轮毂（见图1）的直径1250mm，单重1500kg，腹板厚为70mm，材质为ZG270-500，要求焊接性好；无砂眼、气孔、非金属夹渣等铸造缺陷；确保内外加工量均匀，加工后无黑皮，热处理组织为铁素体+珠光体。

图1 轮毂

02
消失模铸造轮毂工艺

（1）白型制作

消失模铸造制型主要分为手工制型和成形机制型两种。手工制型适合小批量或单件、型腔相对简单的铸件，成形机制型适合批量大、结构较为复杂的工件。该轮毂尺寸大、工期紧，因此手工制型更能满足实际生产情况。车间工艺组按其结构将其分解成三部分：轮圆、副板、中部，分别下料后粘结组成，留10mm加工量，上下方向增加3mm加工量，防止浇注过程中纵向易发生收缩而加工量不足，同时，黏结过程必须在平台上进行，保证中部和轮圆同心。轮毂制型原材料选择密度为22g/cm3的EPS，有效减少涂料、装箱过程中的形变，浇道、冒口采用密度为14g/cm3的EPS，降低该部分的密度能够有效减少浇注过程中模样的发气量。

（2）浇道、冒口设计

直浇道采用65mm×65mm，下层横浇道为65mm×60mm，两端留 100mm 做集渣包，接60mm×50mm双内浇道，保证钢液平稳上升，二层内浇道为单个65mm×50mm，与主浇道呈45º连接于中部上沿，当钢液到达该处时，二层内浇道才进钢液，一是能继续充型，保证充型平稳有力，二是能将此处的渣气冲入集渣冒口中。三层浇道为单个65mm×50mm，与主浇道呈45º连接于冒口中部，确保浇注最后进入冒口的钢液温度高，有利于补缩，可有效减小冒口体积1/3，集渣冒口为下边长90mm、上边长100mm、高100mm、宽100mm，安装在二层浇道对面中部上沿，补缩冒口体积为下边长200mm、上边长350mm、高400mm、宽430mm，安装在轮毂正上方，如图2所示。

图2 轮毂工艺
1.双内浇道 2.横浇道 3.二层内浇道
4.直浇道 5.三层内浇道 6.震实位置5
7.补缩冒口 8.震实位置4 9.集渣冒口
10.震实位置3 11.震实位置2 12.震实位置1

（3）涂料配制和涂刷工艺

①涂料配制工艺。轮毂涂料成分如附表所示。涂料制备时，先用1:10的比例配比膨润土和温水，在搅拌机中高速分散30～40min，制成均匀的膨润土浆；同时进行活化处理，用水浸泡羧甲基纤维素，使其溶解成胶状后使用，然后将锂基膨润土浆、配好的液态黏结剂等与耐火骨料混合搅拌制成涂料，最后加入适量的水，调整涂料黏度，搅拌2h，放出并转移到涂料池内使用。

②涂刷及烘干工艺。将浇道、冒口与轮毂组装后整体涂刷，保证涂料的一体性，有利于浇注过程中保护钢液纯净度，涂刷过程中垂直放置模样，确保不变形，第一遍涂刷厚度为1mm，在45～50℃的烘干室中烘干12h，第二遍涂刷厚度为1mm，烘干12h，第三遍涂刷只涂刷浇道、浇道与型腔结合处、热节处，厚度为1 ～1.2mm，烘干12h后确认无漏白缺陷方可准备装箱。

轮毂涂料成分含量表

（4）装箱

①砂箱设计。砂箱尺寸为长 1500mm 、 宽1500mm、高2300mm，负压形式为底抽加单侧侧抽，负压管道为φ70mm的双管，保证单位时间内排气量大于模样气化输出量。

②吃砂量设计。底部200mm，侧面最小150mm，顶部400mm。

③其他环节设计。压力角40º，采用三维震实5次，每次2min，振动加速度10 m/s，振动频率30Hz、砂种类为宝珠砂，震实位置分别在图2中震实1、 震实2、震实3、震实4、震实5处，在直浇道与横浇道交接处底部，放置40mm厚镁碳砖，防止钢液长时间冲刷将立浇道底部涂料层破坏，带入宝珠砂。

（5）钢液熔炼及浇注

根据车间现有设备情况，采用3t/h中频感应熔炼炉，炉衬为硅砂干式筑炉；选择废钢w C≤0.35%；炉中配w C≤0.30%，如含碳量超标不允许使用，同时尽量选择厚度大于6mm的重料，避免轻薄料熔炼过程中产生过多杂质。炉内取样：w C≤ 0.3% 、 w M n＝ 0.6% ～ 0.8% 、w S i＝0.17%～0.37%、w S≤0.035%、 w P≤0.035%。出钢温度在1680℃～1700℃，出钢时加入4.5kg脱氧铝。浇包采用3t塞杆包，浇包中的残渣要清理干净，并对浇包进行烘烤，浇包出钢前要达到暗红色，700℃以上，出钢后加入10kg保温稻壳，防止钢液降温速度过快。浇注前5min要保证负压泵运转正常，并检查砂箱的负压度是否能满足浇注要求，开始真空表读数0.06MPa，浇注时真空表读数0.05～0.06MPa，然后等待浇注。浇注温度1660℃～1670℃，浇注方式为底注，选用直径为50mm的下水口砖，浇注过程中要做到慢-快-慢，浇口杯始终处于充满状态。

（6）打箱落砂

浇注后的轮毂要在砂箱内保温12h以上，待冷却至300℃以下，方可进行翻箱落砂操作，否则翻箱过早，温差过大，轮毂冷却速度快，在厚度不均处易产生裂纹。

（7）切割

切割冒口及浇注系统，切割面平整，切割冒口余量3mm，顶部冒口分两次或多次切割，避免一次切割输入热量过大，产生裂纹，然后对轮毂进行抛丸处理。

（8）热处理

加热至910℃，恒温2.5h，随炉冷却至300℃以下出炉。要求热处理内部组织为铁素体+珠光体，不准出现枝晶和魏氏体，力学性能：σ s≥345MPa；σ b≥590MPa；伸长率δ 5≥14%；断面收缩率ψ≥35%。

03
结语

该批8件输送机轮毂15个工作日完工，通过该批轮毂的工艺设计和生产，积累了消失模铸造较大铸件的经验，为作者公司消失模铸造的发展打下了坚实的基础，且提高了轮毂铸造的生产效率，降低了轮毂生产的成本，为作者公司在市场的激烈竞争中赢得一席之地。