连接箱是柴油机发电机组的重要零部件之一，安装 在柴油机机体后端，连接柴油机和同步主发电机，承受 同步主发电机的重量和反扭矩，需要有足够的强度和刚 度，连接箱质量的好坏直接影响柴油机的使用性能。 球墨铸铁连接箱铸件图如图 1 所示，其外形尺寸较 大，具有较大的通孔。球墨铸铁连接箱铸件性能要求见 表 1。 图 1 球墨铸铁连接箱铸件图 Fig.1 Picture of ductile iron connecting box casting 表 1 球墨铸铁连接箱铸件性能要求 Tab.1 Performance requirements of ductile iron connecting box castings 产品名称 抗拉强度 /MPa 屈服强度 /MPa 伸长率（%） 球化率 石墨大小 硬度（HBW） 连接箱 ≥ 500 ≥ 320 ≥ 7 ≤ 3级 ≥ 5级 170 ～ 230 2 铸造难点分析 ( 1 ) 连接箱属箱体结构，箱壁主要壁厚 13mm， 法兰面壁厚 50mm，壁厚差异较大，孤立热节较多，易 在热节、法兰面等部位产生缩孔、缩松等缺陷。 ( 2 ) 该产品为球墨铸铁件， 而球墨铸铁为糊状凝固， 共晶膨胀力大，易产生缩松缺陷。另外，球墨铸铁在浇 注过程中若发生紊流，易产生二次氧化现象，从而易导 致夹渣缺陷的产生 [1，2] 。 ( 3 ) 连接箱一端与机体相连，另一端以凸缘定位方 式与同步主发电机相连，外观质量和铸件尺寸精度要求 都很高。 3 铸造工艺方案 根据铸件本身的结构特点，经工艺分析后选用合适 的工艺方案，局部设置适当的冷铁和排气冒口，选择合 适的涂料，以避免产生缩孔、缩松、夹砂及气孔等缺陷， 并对铁液化学成分进行优化，提高铸件的内在、表面质 量和尺寸精度。 3.1 造型工艺 3.1.1 浇注位置和分型面的选择 连接箱采取两箱呋喃树脂自硬砂手工造型工艺，分 周小亮，王建荣 （中车戚墅堰机车有限公司，江苏 常州 213011） 摘要： 摘要：介绍了柴油机球墨铸铁连接箱的结构特点及其质量要求。分析了连接箱的铸造难点。重点论述了 球墨铸铁连接箱的铸造工艺。采用合理的铸造工艺生产的球墨铸铁连接箱的性能达到了设计要求，并已装机 使用。 关键词： 关键词：连接箱；铸造工艺；球墨铸铁 中图分类号： 中图分类号：TG242 文献标识码： 文献标识码：A 文章编号： 文章编号：1673－3320（2020）01－0043－03 收稿日期：2019-09-17 修定日期：2019-11-17 作者简介：周小亮（1977-)，男，高级技师，主要从事铸铁件 的生产质量控制。44 2020 年第 1 期 工艺试验与应用 型面沿大法兰面水平分型，铸件全部位于上型，并将观 察孔设计成活块方式，以便于起模，内腔结构由一种砂 芯组成，保证铸件尺寸精度，并防止法兰面产生缩松、 缩孔缺陷。连接箱造型工艺简图如图 2 所示。 图 2 连接箱造型工艺简图 Fig.2 Modeling process schematic diagram of connection box 3.1.2 冷铁工艺 为改善大法兰面的凝固 、冷却条件 ，在法兰面 部位设置明冷铁，冷铁间隙 10 ～ 15mm，冷铁尺寸 120mm×40mm×30mm（图 2），以防止缩孔、缩松 缺陷的产生 [3] 。 3.2 浇注系统 为利用铸件通孔，将浇注系统设置在铸件内腔的底 部（图 2），其充型过程是金属液从直浇道进入横浇道， 再分配到各内浇道后从铸件底部进入铸件。 3.2.1 底返式浇注系统的优点 ( 1 ) 由于横浇道和内浇道低于铸件，所以必须在横 浇道充满后，金属液才会进入型腔，不管浇注系统的尺 寸比例关系呈开放或封闭，也不管浇口杯是否充满或浇 注断流，在整个浇注过程中，横浇道始终保持充满状态， 能有效阻挡渣子进入型腔，防止出现夹渣缺陷。 ( 2 ) 金属液从铸件底部进入型腔，充型平稳，不会 产生飞溅和氧化。 ( 3 ) 浇道设置在铸件内部，金属液在型内流动距离 短，能有效减少铸件冷夹、铁豆等缺陷。 ( 4 ) 在铸件内部设置浇注系统， 可以减小砂箱尺寸， 减少型砂用量，降低生产成本。 3.2.2 浇注系统设计要点 ( 1 ) 横浇道位置尽量低，最好是其顶面低于铸件 底面。 ( 2 ) 横浇道应采用高梯形，内浇道为扁薄型，保证 上浮到横浇道顶面的熔渣不在内浇道的吸动区内，防止 熔渣进入型腔。 ( 3 ) 内浇道呈分散均匀分布。 ( 4 ) 为降低横浇道内金属液的流动速度，使金属液 在横浇道内流动平稳，将浇注系统各组元尺寸按比例设 计成半封闭式，即横浇道断面积最大。 3.3 浇注过程控制 合箱后铸型平稳放置，使铁液平稳进入型腔，便 于型腔内气体排出，避免出现浇不足、气孔等缺陷。 浇注收包后，应及时点冲浇口 2 次，保持浇口杯呈充 满状态。 3.4 熔炼工艺 连接箱铸件材质为 QT500-7，连接箱化学成分要 求见表 2。 表 2 连接箱化学成分要求（质量分数，%） Tab.2 Chemical composition requirements of connection box casting(mass fraction,%) 成分 C Si Mn P S Mg Re 原铁液 3.7 ～ 3.8 0.6 ～ 1.3 0.3 ～ 0.4 ≤ 0.15 ≤ 0.05 - - 成品 3.4 ～ 3.8 2.0 ～ 2.8 0.3 ～ 0.5 ≤ 0.15 ≤ 0.03 0.03 ～ 0.06 0.03 ～ 0.05 球化处理温度为 1 450 ～ 1 480℃，球化剂为稀土 镁铁合金，球化处理前将球化剂捣实，并用细铁粉覆盖 在球化剂上，再在上面压一块 8mm 厚的钢板，防止球 化处理时球化剂与铁液反应时飞溅和球化剂过度烧损， 以避免铁液球化处理不均匀和铁液温度下降过快。采用 一次孕育，孕育剂为 FeSi75。 4 生产实施及效果验证 在生产过程中该工艺操作性强，观察孔设计成活块2020 年第 1 期 工艺试验与应用 45 方式，便于起模。内腔结构由一种砂芯组成，避免了传 统的多种砂芯组合所引起的累积尺寸误差问题，保证了 铸件的尺寸精度。 冷铁设置在下型平面上， 冷铁摆放简单、 间隙易于控制，且避免了配模时冷铁脱落现象，能够有 效改善这些热节部位的凝固、冷却条件，从而防止缩孔、 缩松缺陷的产生。采取上述工艺生产的连接箱铸件，清 理后表面无任何缺陷，理化性能均达到技术要求，铸件 加工后，无肉眼可见的缺陷，现已装机使用。连接箱性 能检测结果见表 3，从表 3 的数据可以看出，连接箱性 能满足技术要求。 表 3 连接箱性能检测结果 Tab.3 Test results of connecting box casting 炉包号 抗拉强度 /MPa 屈服强度 /MPa 伸长率（%） 球化率 石墨大小 硬度（HBW） 技术要求 ≥ 500 ≥ 320 ≥ 7 ≤ 3级 ≥ 5级 170 ～ 230 898-1 647 418 11.5 3 6 217 933-2 552 361 10 3 6 201 946-2 561 362 14.5 3 6 207 963-1 624 369 13 3 6 217 5 结论 ( 1 ) 生产壁厚差异大、尺寸精度要求高的铸铁件， 采用合理的工艺方案、设置适当的冷铁和排气系统，可 以有效地避免铸件产生缩松、缩孔及气孔等缺陷。 ( 2 ) 严格控制碳当量， 一方面可提高铁液的流动性， 使铁液充型能力增强，另一方面可以充分利用石墨化膨 胀的自补缩作用，减小缩松倾向。 ( 3 ) 严格控制浇注温度，能够很好地防止缩松、冷 隔缺陷出现。 参考文献 [1] 吴德海 . 球墨铸铁 [M]. 北京：中国水利水电出版社，2006. [2] 陆文华，李隆盛，黄良余 . 铸造合金及其熔炼 [M]. 北京：机械工业出版社，2012. [3] 陈国帧，肖柯则，姜不居 . 铸件缺陷与对策手册 [M]. 北京：机械工业出版社，1996.Study on Foundry Technology for Nodular Iron Connecting BoxZHOU Xiaoliang, WANG Jianrong (CRRC Qishuyan Locomotive Co., Ltd., Changzhou 213011, Jiangsu China) Abstract: The structural characteristics and quality requirements of a connecting box of nodular iron for diesel were introduced. Difficult points in casting of the connecting box were analyzed. The foundry technology for nodular iron connecting box was emphatically described. The nodular iron connecting box fabricated by a reasonable casting process offered desirable properties, and was used in diesel. Key words: Connecting box; Casting process; Nodular iron （编辑：青松，zzgc@foundry.com.cn；编审：娅楠，yuanyajuan@foundry.com.cn）
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