铸造工艺设计范文

导语：如何才能写好一篇铸造工艺设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

1）铸造收缩率。考虑到客户明确要求材质上添加Cu合金，宽、高方向选用1%的缩尺，长度方向选用1.2%的缩尺。2）机械加工余量。参照客户要求所有加工面的加工余量在4mm~10mm范围内，导轨面、轴孔在发运前要进行粗加工，确定铸件导轨和轴孔的加工余量12mm，其余加工面的加工余量按照10mm制作。3）尺寸精度。在无特别指定情况下，拔模斜度、长度尺寸公差及壁厚尺寸公差参照顾客规范和公司内部规范制作。结构牢固、合理，尺寸、形状稳定精确，表面光洁，不变形[1]。对于影响铸件起型（芯）处均要求做成活块，且要求不允许出现尖角料，所有活块必须做标识，安装起型装置。

2造型材料

砂型、砂芯无特殊要求全部使用呋喃树脂砂。涂料下型外观芯采用喷涂方式，内腔芯采用流涂方式，易粘砂内腔部位采用先刷一遍涂料，后流两遍涂料的方式，其涂层厚度为0.5mm~1mm，且要求刷涂后的表面光滑均匀。涂料在每刷一遍后用明火点燃（醇基），使其自然干燥，每流涂一遍用煤气烘烤（水基），使其自然干燥，组芯合箱后再使用烘箱烘烤型腔。制芯时，轴孔芯、易粘砂部位采用铬矿砂。

3浇冒口系统

3.1浇注系统

浇注系统选择开放式：遵循快速充型原则（浇注时间短）和内浇口处低流速原则，多采用全开放、多点分散浇注方式，使铸型温度均匀，从而降低了铸件局部出现过热，降低了铸件出现冲砂、粘砂等缺陷。树脂砂铸铁件浇注时间可由下式确定：t=22.6×W（/ρ×S×fv×h12）（1）式中：t—浇注时间，s；W—浇注重量，3490kg；ρ—铸铁密度，灰铁件~7.0，kg/cm3；fv—速度因子（根据浇注系统类型确定）；底注：fv=0.5；h—静压头：100cm；S—阻流断面面积，43.5cm2；计算得：t=51.8s.直浇道：80mm，直浇道面积50.24cm2；横浇道：（65+80），85×2mm，横浇道面积127.5cm2；内浇道：12×35（mm）；4×25（mm），内浇道面积135.02cm2；直∶横∶内=1∶2.5∶2.7内浇口理论平均流速：V内=0.85m/s，可以实现在内浇口流速低的情况下快速充型。为验证上述计算结果的正确性，通过MAGMA软件做充型和温度场分析，结果见图4、图5，充型速度与理论计算基本一致，模拟充型时间为45s，理论计算为51.8s.从MAGMA模拟出的温度场结果来看，内浇道的开设比较理想，温度场分布均匀，基本上可以实现同时凝固，如图6、图7所示。

3.2冒口设计

此产品属于灰铁、薄壁机床铸件，厚大断面处于浇铸时的下型，不存在特殊的补缩要求。因此，铸造工艺上设计的冒口，主要是以排气畅通为主。按1.5S阻流截面积≤S排气截面积≤4S阻流截面积原则，设计冒口排气面积。

4浇注熔炼要求

1）化学成分控制目标。在满足顾客材质的化学成分和力学性能要求的前提下，根据公司内部配料规范，严格控制化学成分。2）熔化、浇注过程温度及时间控制。熔炼出铁温度控制到1460℃～1500℃；浇注温度控制到1380℃～1400℃；浇注时间控制到50s～60s；3）熔炼材质变质处理。采用包内孕育、孕育槽孕育和浇口盆孕育相结合的方式对铁液进行变质处理。

5结论

篇2

本文拟生产的马氏体不锈钢叶轮材质为ZG1Cr13Ni。该材质浇注温度高，砂型铸造易产生表面粘砂；由于缩性大，极易产生缩松、裂纹和晶粒粗大等铸造缺陷；此外，其冷裂倾向也较严重。图1和图2分别是马氏体不锈钢叶轮毛坯尺寸和三维实体。由图可见，该铸件属于结构复杂件，一方面是壁厚不均匀，厚壁和薄壁之间尺寸相差较大，补缩、收缩应力等问题需在工艺设计时特别关注；另一方面是存在各种曲面，而且曲面处壁厚极不均匀且相对较薄，因此，工艺设计时要充分考虑保证充型的完整性。根据叶轮铸件的结构特点，本文选择了两箱造型法，并将铸造分型面设置在叶轮中间部位，分型面位置见图3。铸件顶端壁厚较厚，应考虑在该位置添加冒口。铸件的凝固时间取决于它的体积V和传热表面积A的比值，其比值称为凝固模数。

2叶轮铸造工艺设计与优化

2.1马氏体不锈钢叶轮铸造工艺模拟分析

采用有限元分析软件对铸造工艺进行模拟，铸件模型选择的材料为马氏体不锈钢，砂箱模型选择的材料为树脂砂，铸件与砂箱之间的换热系数为500W/（m2•K），浇注温度为1560℃，充型速度为42kg/s，浇注时间为27s，热传递方式为空气冷却，设置重力加速度为9.8kg/s2，初始条件为金属液温度1560℃、砂箱温度25℃，运行参数采用默认设置。叶轮充型过程模拟结果见图5。可以看出，金属液充满浇道，整体充型平稳，见图5a。当浇注完成后，铸型内腔全部被充满，不存在浇不足现象，见图5b。模拟结果表明，该铸件的铸造工艺设计方案保证了浇注过程的平稳性，也保证了铸件形状的完整性，说明浇注系统设计合理。图6为铸件浇注265s后透视状态图，可以发现，叶轮下端圆环、分型面中心部位交界处存在缩孔，且个别叶轮侧冒口底端存在封闭的高温区间，该位置也可能出现缩孔。由此可见，该工艺设计方案在保证铸件补缩方面还存在设计不足。因此，原设计方案必须改善冒口设计，或者采取必要的工艺补救方案。

2.2工艺优化

针对初始设计工艺所出现的缺陷问题，对叶轮铸造工艺进行优化。考虑在叶轮底端圆环和叶轮中心位置出现的缩孔，我们分别在叶轮底端加入圆环形冷铁，在叶轮中间部位六个侧冒口之间加设楔形冷铁。改进后叶轮铸造工艺图如图7所示。对改进后的工艺方案进行模拟，工艺改进后的叶轮充型模拟结果。当充型开始14s时，充填部位型腔内金属液完全充满浇道，充型平稳，没有明显飞溅，见图8a，说明浇注系统设计仍能保证充型的平稳性；图8b是充型至27s时（充型完毕）的状态图，可以看出，金属液已完全充满型腔，型腔内不存在浇不足等缺陷。

3结论

（1）不锈钢叶轮铸件选取阶梯式浇注方式和开放式浇注系统，可以保证铸件充型过程中金属液的平稳性及充型后的铸件形状完整性。

（2）不锈钢叶轮铸件直接采用明冒口和暗冒口不能完全防止铸件内产生缩孔与缩松，当冒口与冷铁配合使用时可以消除缩孔与缩松。

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关键词：铸造工艺；设计；生产质量

近些年，铸造业的竞争越来越激烈，并且铸造业的利润越来越低，但是在此情况下，对铸造业还提出了更高的要求。铸造工艺是一个复杂的多工序组合的工艺过程，本文对其铸造工艺设计技术进行了分析。传统铸造工艺有很多质量问题，如底部夹砂严重，不好清理下芯子后底部，容易塌箱造型翻上盖箱，造型合箱操作困难等，为此，本文在第二部分重点对铸造生产质量控制进行了分析。本文所选用的铸件最大轮廓尺寸为3 500×1 450×1 770（mm），铸件壁厚变化较大，最大处壁厚为260 mm，最小处壁厚为130 mm，铸件重量12 000 kg，形状结构如图1所示，铸件材质为ZG20SiMn，调质处理HB 130～170，屈服强度σs≥295 MPa，抗拉强度σb≥490MPa，铸件制造难度较高。

图1 铸件结构结构图

铸造工艺设计技术

1.1确定铸造工艺参数

铸造工艺参数的确定主要从缩尺、加工余量、分型负数这三个方面进行。（1）缩尺。由于该铸件本身的特点，在凝固收缩过程中，整个铸件结构比较紧凑，将不会对受铸型的机械产生较大影响，因此，模样缩尺选择2%。（2）加工余量。为了能够更好的确保加工面精度，在选择上表面、下表面和侧面的加工余量时是不同的，加之铸件轮廓尺寸较大，因此，此时上表面加工余量选择12mm，而下面和侧面的加工余量则选择10mm。（3）分型负数。由于分模造型主要采用上箱和下箱，两种，在选择分型负数时采用3mm的，上下箱分布采用对称式。

1.2浇注系统的设计

为保证浇注系统充型平稳，减少金属液对型腔的冲击，避免出现夹砂、冲砂现象，采用底注式浇注系统，使金属液充型平稳，更好的保证铸件内部质量。为防止铸件浇不足和表面出现冷隔纹，浇注系统设计为开放底返式，直浇道采用φ100 mm一个，横浇道采用φ80 mm两道、从中间往两边分开，内浇道采用φ60mm八道，浇注系统设置如图2所示。

图2 浇注系统

1.3冒口及外冷铁设置

由于铸件局部热节较多，为保证形成由铸件向冒口的顺序凝固方式，保证铸件内部组织致密，探伤合格，通过凝固模拟分析，并依据实践经验，确定外冷铁和冒口设置方案如图3。采用φ120 mm圆暗冒口5个，腰圆型240 mm×360 mm×310 mm暗冒口一个，放置φ650 mm×φ450 mm圆冒口一只。为消除凸台及热节处的缩孔缩松缺陷，在凸台及热节处设置外冷铁。

图3 铸造冒口及外冷铁

2.铸造生产质量控制

2.1模样制作

在对模样进行制作时主要采用实样木模，实样木模在运营过程中不可变形，为了要确保整体强度和刚度。为了确保吊运起模时的安全性，模样要做出起模吊鼻。要从外模和芯盒中做出铸造圆角。造型和制芯人员在工作之前，要清楚认识图纸和工艺要求，一定要严格按照相关工艺要求进行。

2.2制芯

制芯前准备好芯骨，芯骨上焊接吊鼻或者备上铁丝作为吊鼻，两个大芯子内放适量填充物;后端的芯子尤其注意采取排气措施，芯骨强度足够，外缠草绳，芯骨长宽最大尺寸距离芯子外表面吃砂量大于30mm。型芯用来形成铸件内部空腔或局部外形。由于型芯的表面被高温金属液包围，长时间受到浮力作用和高温金属液的烘烤作用；铸件冷却凝固时，砂芯往往会阻碍铸件自由收缩；砂芯清理也比较困难。因此造芯用的芯砂要比型砂具有更高的强度、透气性、耐高温性、退让性和溃散性。各砂芯采用树脂砂制作，拐角处用铬铁矿砂制作，厚度10~20 mm。保证足够紧实度和表面光洁度。型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。两个大芯子上焊接排气管，通到芯头的平面上，制芯时在各个筋板位置做出排气孔，直径φ10mm，数目两道。

2.3造型

浇注系统全部采用耐火砖管，注意浇口砖管之间的连接要紧密，防止型砂进入浇口内部。铸件的大冒口用保温板围成，后端的3个异形冒口用保温冒口。模样放入砂箱，预留好浇口管位置和冒口位置，模样表面涂刷脱模剂，利于脱模。铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。面砂吃砂量大于100 mm，紧实度足够高而且要保证均匀。使用外冷铁以前，仔细检查外冷铁锈蚀情况，进行充分打磨除锈。起模后修型光洁，型腔内不得留有散砂。上箱造型时，适量增加吊棍数量，防止塌箱。修型后，砂型用二氧化碳适当硬化，防止上窑烘干及吊运过程中型腔变形。

2.5下芯、合箱

在合箱之前，对型、芯尺寸进行仔细检查，检查没有问题之后才可进行下芯合箱。下芯合箱时首先要对各部壁厚度进行认真检查，看是否合适，不得将芯卡定位用于探伤部位，等到检查合格后，才可进行下一步。等到所有的芯子都下完后，再次清理型腔内散砂，同时对各部分的尺寸进行仔细检查，等到所有事情都确保无误后，再进行合箱操作。观察是否有砂块脱落现象是扣箱时首要步骤。

2.6熔炼、浇注

影响铸件的质量的因素有很多，其中一个较为重要的因素就是钢液的纯净度和浇注温度。钢液质量的控制主要是由某种技术来进行，即采用钢包底吹氩技术，进而进一步确保铸件质量控制。在冶炼时，主要按中限来控制成分，炉前脱氧，采用稀土硅在包内进行变质处理，对出钢温度也有一定的规定，一般规定其温度在1580~1610℃。浇注时应及时引火，同时也做好防火准备，预防火灾的发生。浇注主要采用慢浇、快浇和慢浇的顺序来进行，等到浇注完毕后，等待3分钟，充点冒口一次，再进行下一次充点冒口时要隔5分钟。钢包不要新砌的，要采用底注式浇包。

2.7精整与热处理

开箱后，检查冒口根部是否有残砂，对其存在的残砂进行清除，保证100℃以上热割冒口，注意在清除过程中要确保风铲与铸件表面不发生接触。退火一定要按照具体的铸件质量要求来进行。

2.8质量检验

首先必须认真仔细的检验钢液，在检验之前，要对标样的成分进行认真查对，确保一样，尤其是要注意S、P的含量，它们的含量一定要适度。其次，对铸件质量检验时一定不要忽视超声波探伤和磁粉探伤这部分的检验，在这个过程中，人员因素是非常重要的，因此，在检验之前，相关人员要非常熟悉超声波探伤检验文件。再次，对铸件的检验还需要对力学性能进行检验，此时，按照用户提供的试棒图纸来对试棒尺寸进行加工。最后，质量检验还需要进行低温冲击实验，此实验要在零下30℃进行。

总而言之，为了确保生产质量，对模样制作、制芯、造型、熔炼、浇注、精整与热处理以及质量检验都有相关规定，并且还要对外冷铁的尺寸和表面质量等进行严格监督。砂芯采用整体设计，以此来确保内圆的尺寸精度；确保钢液的上升速度；严格检查合箱前后对型腔、砂芯的表面质量，严格控制关键尺寸。

参考文献：

[1] 刘小华，杨才良.ZL101抽气罩铸造工艺设计[J].热加工工艺，2010，(21).

[2] 刘伏梅.活塞铸造工艺综述[J]内燃机配件，2002，(01).

[3] 林名升.铝活塞毛坯的制造[J]金属加工(热加工)， 2009，(19).

[4] 黄有信.柴油机350型铝活塞低压铸造[J].特种铸造及有色合金，1987，(01).

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【关键词】 设计; 经济; 造价控制

一个建设项目从决策到竣工交付使用,对于不同地区、不同规模、不同种类的工程项目所包含的阶段和环节或多或少有所不同,但是大都基本相似。整个计价过程由粗到细,由浅入深,“四算两价”环环相扣,最后确定工程实际造价。随着市场经济的不断发展,在工程项目建设的每个阶段中“经济”的地位日显重要。那么如何将有限的资金用在刀刃上,并充分发挥其投资效益,与工程造价控制的好坏有着密切关系。造价控制贯穿各个阶段,全过程控制是建设项目造价控制的必然趋势,这里主要阐述设计阶段的造价控制。

一、工程设计阶段造价控制的重要性

工程设计是工程项目建设计划的具体化,是工程建设前期工作的重要内容。对于拟建项目的工程质量、建设周期、工程造价以及人力、物力的投入和建成后能否获得较好的经济效益起着决定性的作用。因而也是控制建设工程造价的最佳切入点。

为了将建设项目的造价控制在预定的投资额度范围之内,确保投资目标的实现,取得良好的经济效益,建设工程项目的造价控制应贯穿于整个过程中。各阶段需要控制好自己的造价,避免超额。在各阶段中,控制工作的重点和效果是完全不同的。设计的好坏很大程度上决定了竣工后的建筑产品的寿命极其价值,因此要将工程造价的控制重心转移到设计阶段上来,把握住造价控制的主动权,就能取得事半功倍的效果。

二、我国建设项目工程设计阶段造价控制的现状

目前,全过程造价控制主要集中在项目施工阶段的控制――审核施工图预算、结算建安工程价款,普遍忽视了工程建设项目设计阶段的造价控制。把主要精力放在施工阶段这也是必要的,但更应该看到,当预决算人员编制施工图预算时,建设方案和设计图纸都已经确定了,因此不能真正、主动的来控制造价,他们的工作只能被动地反映设计和施工。假如项目在经济上不合理,决策存在失误;又或者设计方案不是最优,预决算人员也就无能为力了。我国传统的做法在客观上会造成轻决策、重实施;轻经济、重技术;先建设、后算账的后果,工程造价控制也就成为事后控制。

项目的设计过程,其实质是使功能、技术和经济达到最佳匹配的过程。由于工程技术人员的技术经济观念和造价控制意识淡薄,导致工程造价的控制目标长期难以实现,并且使得设计阶段造价控制成为目前开发商(投资人)普遍控制的最薄弱的环节。

三、加强设计阶段工程造价控制的措施

设计阶段的造价控制,是总造价的源头控制,也是最根本、最重要的控制。通过采取一系列造价控制措施,引导和干预设计单位及设计人员把设计技术工作与经济紧密结合起来,有效降低成本,提高投资效益。

(一)转变思想,提高认识,增强标准设计意识

目前,按照工程总造价比例收取设计费的做法,会使设计单位或设计人员为了获取高额的设计费,不去考虑方案的经济性。因为他们认为在设计上动了脑筋,花费了精力,节约了投资,反而减少了设计费的收入。所以他们只关心设计图纸的方案是否能够通过,至于工程造价控制问题那是工程造价人员的事;而工程造价人员又认为,只要设计图纸完成后,根据图纸和有关定额标准编制设计预算就行了,这就造成了设计与造价控制相脱节的现象。因此,设计人员必须转变观念,弄清设计决定造价、造价约束设计的辩证关系,以设计出合理、经济的优秀产品来服务社会,确保既有较高的技术又有科学造价控制的设计方案的可行性。“适用、经济,在可能的条件下注意美观”是指导工程设计的方针,也是评价工程设计的根本尺度。

同时,工程建设标准设计,来源于工程建设的实践经验和科研成果,是工程建设必须遵循的科学依据。标准设计一经颁发,建设单位和设计单位要因地制宜积极采用,无特殊理由的一般不得另行设计,且在采用标准设计中,除了为适应施工现场的具体条件而对施工图进行某些局部改动外,均不得擅自修改原设计。

广泛采用标准设计,可以节约建筑材料,降低工程造价。由于标准构配件的生产是在工厂内批量生产,便于预制厂统一安排,合理配置资源,发挥规模经济的作用,节约建筑材料。

但现行的设计中标准设计和规范使用的情况并不理想。除了有的规范本身存在很大的不足外,大多数的设计单位仍然停留在“构件――设计――绘图”的模式,对标准设计似乎持有很强烈的怀疑态度。这就要求有关部门必须随着工程建设实践和科学技术的发展,对标准设计经常补充,及时修订,不断更新。对于制定标准设计需要解决的重大科研课题,应当增加投入,组织力量进行攻关。

(二)建立健全各项体制

1.建立设计监理制。我国推行建设监理制,但政府主管部门一直没有出台设计监理机制,设计的监理工作还未强制执行。推行设计监理制,从项目可行性研究阶段就参与进去,协助业主调研、考察、立项、论证方案的可行性并提出合理性建议;设计阶段监督设计过程中的各个环节,可以减少设计过程中可能存在的缺陷与失误,并将缺陷修改在最初状态,而不是等到施工阶段才发现,增加变更,增加造价。推行设计监理制可以有效提高工程设计质量,有效控制工程造价。

2.合理推行招投标制。目前,招投标主要在施工阶段,设计阶段招投标开展得不是很广泛,甚至有的还很不规范。设计招投标可以把工程设计质量、功能、造价等自己所关注和要求的各方面定为招投标的重要考虑因素,以此达到控制设计方案优化的目的。设计招投标制度的推行为提高设计质量、进行投资控制提供了契机。但是,目前一般评标所邀请的大多为工程技术方面的专家,而经验丰富的概预算专业的经济师、造价师或造价员却很少参与,这就造成评标过程主要关注设计方案的建筑、结构、技术是否合理可行方面,忽略了方案设计的经济性,造成评标质量的偏差。因此,业主可以根据建设项目的特点,组织邀请技术、经济、设计等多方面评标专家对投标方案进行综合评比及打分,从中选出技术上先进,经济上合理,既满足功能和使用要求,又能降低工程造价的优秀方案。

(三)推行限额设计制度

推行限额设计制度是设计阶段工程造价控制的重要手段。限额设计就是按照批准的总概算控制总体工程设计,各专业在保证达到设计任务书各项要求的前提下,按照所分配的投资额度控制各自的设计,没有特殊理由不得突破限额。限额设计对各方面人员提出了更高的要求,要求技术人员在专业基础上要不断拓展自己的技术知识,学习掌握经济、管理方面的知识,不断提高自己各方面的工作能力;要求造价人员有很强的责任感、丰富的实践经验。限额设计同时也为工程造价人员发挥自己的聪明才智提供了发挥空间,真正体现自身价值。只要能够抓住设计这个关键阶段,也就是抓住了造价全过程控制中的重点。

明确设计费用的奖罚机制,会使设计人员将限额制度发挥到更高水平。当预算低于概算时,应该在原来设计费的基础上增加节约投资形成的提成;相反,当预算超概算时就得扣除一定比例的设计费(当然,前提是合理确定概算)。结果是设计方案越经济,设计单位就能获得越多的经济效益,从而为设计人员指出努力的方向――设计出既能满足各方面功能、技术要求又能够降低工程造价的高质量的方案。

(四)充分发挥造价师的作用

1.我国造价工程师职业资格证书是通过严格的考试取得的。有些没有从事过造价实际工作的人可能顺利地通过了考试并取得了证书,甚至将证书租给某些企业作为他们的资质证明,从中获取一定报酬。而部分多年从事造价工作的人员,由于不能通过考试,一直处在无证执业状态,这种现象导致造价师不能充分发挥其控制造价的真正作用。

2.造价工程师作为工程项目的经济负责人肩负着确定和控制工程投资的重任,在设计阶段,造价工程师就应主动地参与进来,积极的影响工程造价。设计人员往往是在建筑、结构、设备等方面下工夫,但是由于不懂经济,因此只可能保证他们的设计是合理的,而不能保证是经济的。这就要求在设计过程中各个环节需要有造价师的时时监督,造价师应当加强与设计师的沟通与交流,充分发挥各自专业特点,最后提供经济合理的设计方案。只有在设计阶段充分发挥造价工程师的主观能动性,才能改变工程造价的事后控制为事前控制,彻底改变目前工程造价控制的被动局面。

(五)实行设计――建造――工程总承包方式

工程建设项目是一个系统工程,设计、施工是工程建设生命周期中两个有机联系的阶段。设计是对项目产品的详细和具体的描述,施工是根据设计描述建造项目产品。由于我国的建筑长期以来受计划经济体制的影响,把设计与施工截然分割开来,设计、施工的承包停留在平行承包的模式上。这种模式缺乏在一个主题下的有效控制,协调成本高,难以发挥设计的主导作用;设计与采购和施工的脱节,不可避免地导致采购和施工的返工,从而提高了造价。采用设计――建造承包方式,设计、采购和施工有一个工程总承包公司或设计与施工单位组成的联合体承包,承包商对工程造价、工期、质量全面负责,这样能实现在一个主题下对设计、施工进行系统的、整体的管理和控制,从而实现设计、采购、施工之间的深度交叉和内部协调,有利于设计承包商从设计、施工全过程和整体上考虑和处理工程问题;有利于更加充分地考虑设备、材料采购以及现场施工安装的要求;有利于主动地进行设计方案的优化,能更好地配合设备、材料采购和施工;有利于调动承包商的积极性,在确保项目产品功能和质量的前提下,对整个工程的造价进行有效的控制。

(六)加强设计变更的管理工作

设计单位认真做好图纸审查工作,可以减少图纸中的错、漏现象,使设计阶段的施工图预算更为准确。图纸本身不完善或设计深度不够,将导致在施工阶段的设计变更增加,从而导致投资的增加。对于业主而言,要防止此现象发生,让设计单位提高设计深度,完善设计图纸,应注意:一是在设计阶段确定建筑的最终方案,避免在施工阶段提出更改;二是给设计单位充足的设计时间,加强设计的前期准备工作,如勘察、钻探等,设计时间过短,将导致设计深度不够,图纸不完善;三是选择合适的设计单位,合理的设计费用,设计费用过低,设计人员的积极性不大,图纸质量较难保证;四是对由于设计单位的原因造成的设计变更而产生的投资失控,应明确承担的责任。

四、结语

建设项目实施是一个复杂的过程,实践证明,设计对工程造价起着决定性作用,设计阶段是控制工程造价的关键所在。因此,要高度重视设计阶段的造价控制,适当增加设计阶段的投入,特别是组织对设计方案的选择、论证、优化、评审工作,保证了方案最优,才能保证后续工作的有效进行,才能够使有限的建设资金得到最合理的利用,取得良好的经济效益和社会效益!

【参考文献】

[1] 尹贻林.工程造价计价与控制[M].中国计划出版社,2003.

[2] 赵彬.工程技术经济[M].高度教育出版社,2002.

[3] 赵结民.浅谈设计阶段如何有效控制工程造价[J].中国科技信息,2009(21).

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关键词：加固改造设计计算方法注意问题

1 改造加固工程的步骤

1.1 改造鉴定的标准和依据（更新下规范）

现行的规范规程。主要有:《建筑结构荷载规范》(GB50009 - 2001) ;《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010);《混凝土结构设计规范》GB50010-2011;《砌体结构设计规范》( GB50003 - 2001) ;《钢结构设计规范》GB50017-2003;《钢结构加固技术规程》(CECS77∶96) ;《混凝土结构加固技术规程》(CECS25 : 90) ;《多层砖房结构加层技术规范》(CECS78 :96)

1.2 改造加固鉴定步骤

已建工程在改造加固前均需要由专业技术人员对其进行调查鉴定。一般步骤是:

(1) 收集资料。调查了解该项目的状况(包括:设计图纸、竣工资料、使用维护日志、使用环境等) 和准备改造的内容(使用功能、条件等) 。

(2) 现场调查、测试。在现场收集建筑材料资料(主体结构和维护结构材料的损伤情况等) 和建筑结构(结构变形、裂缝等) 资料。

(3) 根据项目实际情况和要求的改造加固方案进行结构验算分析,以及进行相应的构件或模型试验,对改造加固方案加以验证。

(4) 改造加固工程一般应由具备相应资质并有经验的单位来施工完成,在这期间设计、监理单位应严格审查施工方案,并配合相关部门做好质检工作。

2 改造加固方法

2.1 砌体结构改造加固

(1) 对于砖砌体,主要问题可能是砖砌体承载力和稳定性不足,主要加固方法是扶壁柱法和钢筋网水泥法。

(2) 砖柱对应的加固方法主要有增大截面法和外包型钢法。

砖砌体结构中常见的裂缝需要根据情况具体分析处理。由于温度原因造成的裂缝, 可采取填缝封闭和加筋锚固方法; 对裂缝较细又数量较多的, 待裂缝发展稳定后可采用灌浆补强的方法; 而由于结构原因造成的裂缝则需先对承载力或稳定性不足的问题进行加固处理后再处理裂缝问题。

2.2 混凝土结构改造加固

混凝土结构常用加固方法的特点及适用范围见表1。

加固方法 主要特点 使用范围 计算方法

加大截面法

采用原结构材料加大构件截面以提高承载力 梁、柱、板、墙等一般构件

详文献1

外包钢加固法

在混凝土构件四周包以型钢使其与混凝土协同工作,提高承载力。做法有干式和湿式两种。 构件截面增大受限制或需要大幅度提高承载力。当采用化学灌浆外包钢时,型钢表面温度不应高于60 ℃,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。 详文献2

预应力加固法

采用预应力的钢拉杆或撑杆对原结构进行加固,使原结构承受的荷载部分转移到加固结构上。 可有效提高承载力、刚度和抗裂性。同时加固占用空间小,主要适用于梁、板、屋架等。不适用于温度高于60 ℃的环境和混凝土收缩徐变大的结构。 详文献1

增设支点法

增加支点以减少构件的计算长度和变形,提高承载力。有刚性和弹性支点两类。 适用于净空不受限的梁、板、桁架等。

详文献1

粘贴钢板法

在混凝土表面粘贴钢板以提高承载力。 适用于受弯、受拉构件(梁、板) 。不适用于温度高于60 ℃的环境,当环境具有腐蚀性介质时还应有可靠的防护措施。 详文献1

碳纤维织物加固

在混凝土表面粘贴碳纤维织物以提高承载力。

除具有粘贴钢板相似的优点外,还具有耐腐蚀、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点,但需要专门的防火处理。 等效钢筋面积法

详本文

绕丝法

在混凝土构件四周包以钢丝使其与混凝土协同

工作,提高承载力。 适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固,或需对受压构件施加横向约束力的场合。

碳纤维织物加固混凝土梁正截面承载力的计算方法可根据基于平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,采用等效钢筋面积法,计算比较简单并偏于安全。首先将碳纤维织物的面积转化为等效钢筋面积,即:

Ase = Acfs fcfs/ f y

其中:Ase为等效钢筋面积; Acfs为碳纤维织物的面积;fcfs为碳纤维织物的抗拉强度; f y 为钢筋的抗拉强度。

对应碳纤维织物的面积: Acfs = ntcfs Bcfs

其中: tcfs为碳纤维织物的计算厚度; Bcfs 为碳纤维织物的幅宽; n 为加固梁时碳纤维织物的粘贴层数。在得到等效钢筋面积后即可采用钢筋混凝土梁受弯构件的正截面承载力设计公式进行计算。

另外根据工程改造的实际情况还可采用增设支撑系统、剪力墙、钢拉杆圈梁等以增加原结构的整体性、改变构件的刚度比、改善构件受力状况、调整结构内力等。

3 改造加固设计中的工具软件

对改造加固工程,在进行现场调查和资料收集完毕后,应对提出加固方案进行结构验算。对于变动较大的工程项目须采用结构软件对其改造前后的结构模型进行计算分析以避免出现改造加固后给原结构带来新的结构安全隐患。砌体结构和混凝土结构可采用PKPM、TBSA ;对于其它一些有限元分析软件使用时需注意构件参数和荷载组合工况的设置等。

事实上在小型改造项目中和局部构件加固设计时,很多工具软件使用十分方便,设计效率也会提高很多。笔者在此介绍一些小型工具软件供参考。

(1) 粘贴钢板计算软件jg gb.exe(http :\\gzdbty.省略)

(2) 地震分析程序PRSDZH. exe

(3) 结构计算软件包SESV1.1 、理正工具箱等。

4 改造加固设计中需注意的一些问题

在改造加固工程中界面处理好坏, 将直接影响加固设计效果, 如果出现空鼓、脱落、“两层皮”等质量问题, 这将关系到结构改造的安全性问题。为此设计的构造措施、施工过程中应对此加以重视, 适当增大安全储备。针对新旧混凝土、新加混凝土与旧砖墙等不同界面, 采用植筋、增设暗销或抗剪件、结构胶等系列界面处理技术, 务必使加固面结合接触紧密, 达到设计要求。

改造加固工程中屋顶改造、加层等往往会加大基础荷载, 在设计时应根据实际情况对地基基础采取加固措施,注意减轻构件自重和调整受力体系。对于增加荷载不大的情况可考虑利用剩余的地基容许承载力。事实上地基在长期荷载作用下, 其容许承载力相应也会提高。根据相关资料, 提高系数K 可依据改造前后基底应力之比( p1 / p2 )参考选用(见表2) 。

表2 地基承载力提高系数 K

目前的加固基本上是针对构造和承载能力不足的构件,而在结构总体上的把握与判别上相对较弱。改造加固要注意局部构件加强后对相邻构件乃至对整体结构的影响。否则有时改造加固后会适得其反。例如: 对连续梁某一段采取增大截面法进行加固后由于刚度的变化会引起相邻跨梁、柱的内力重分布; 对多层砖混结构的某一层墙体采取夹板墙加固, 使得该层墙体的刚度大幅度增加, 形成与相邻楼层的刚度差, 对结构的抗震不利。此外还有加固后构件的承载能力提高, 防火等级大幅度下降等问题。为此, 对改造要求和加固方案在设计要从总体上把握, 满足结构设计理论和现行规范规程的要求(如建筑抗震设计中的概念设计、混凝土结构设计中的强柱弱梁强节点等) 。

结束语

建筑物作为特殊商品,要被使用几十年甚至永久地保存下去。但随着社会的发展对建筑物的要求也在发生变化。为此,目前建筑工程中改造加固项目也逐年增多。有些项目则是改变其外装修以跟进潮流满足城市规划或业主们的新要求;还有些项目是由于存在质量隐患或使用年限已到需要改造加固。

参考文献

[1] 建筑物的检测、鉴定. 加固与改造[M] . 冶金工业出版社,1997.

[2] 建筑结构检测鉴定与加固手册[ M] . 中国建筑工业出版社,2003.

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关键词：城市道路；规划设计；问题

由于近年来随着设计路段车辆的日益增加，交通量的日益增长以及车辆在道路上的临时停放等问题影响，使得交通问题已成为人们生活中的重要制约因素。线形是道路的骨架，线形的应用为车辆行车安全、舒适以及经济能力提供了条件，更是为道路的通行能力奠定基础。在道路改造工程中，线形作为道路重点是一项不容忽视的改造方式。道路线形的改造直接影响道路构造物设计、排水设计、土石方数量、路面工程及其他构造物，同时影响了道路周围沿线的经济发展及其土地的应用情况。因此在市政道路改造工程的设计中，要结合该区域的经济发展情况、土地利用方式及其工农业生产以及居民生活条件综合分析，保证道路改造在满足经济发展要求和人们生活要求的同时更能够满足环境和生态的要求。

一、我国道路现状

目前，对于我国大城市的交通问题，无论在采取哪种措施解决，都存在着一个严重的问题，就是城市能用土地的利用与环境的影响极其经济发展之间的平衡关系。例如城市停车场地的匮乏，就是忽视了静态交通规划，而且在发展中对机动车辆的数量增长速度过快导致对市政交通道路的认识现状不足。从而使得机动车与非机动车只能在路边乱停放，严重的扰通秩序的同时更是造成城市交通的拥堵，成为当前城市经济发展中重大制约因素。许多城市交通线沿线土地开发强度过大，也成为增大交通压力的重要因素之一。目前我国的城市交通问题已成为人们关注的热点，而且相当严重，从经济、生态上都严重的影响了人们的正常工作生活。这充分说明了我国在道路交通管理的体制上、行政上和技术上还存在着很多不足和缺陷。

二、道路线形设计

道路线形设计首先是从路线规划开始的，在设计中首先要注重对道路的选线工作，通过对平面线形设计和纵面线形设计的综合分析来保证在市政道路改造中能够以平纵线的立体感形式来满足道路设计需求。行驶过程中驾驶员所选择的实际行驶速度，通过对立体现行进行判断来做出当前道路中需要注意的车速，这样能够保证车辆在行驶中速度的控制需求，而不能够在标准设计中对车辆进行限制。如果只按平面、纵面线形标准设计，而不将二者结合考虑，最终在道路的设计中一定能够出现良好的设计状态和方式。

三、去掉红绿灯控制的市政道路设计

1.机动车道的设计。首先考虑东西和南北垂直方向的直线通行。很明显，如果把任意一个方向的道路用架桥措施架起一定高度（本文设定为南北路被架起）。让东西方向的车辆从下面穿过，这样，东西和南北方向的直线通行就会互不阻碍。对于右转弯的机动车道，从东西方向上以一定坡度直线架起与南北路同一高度，这个高度的位置与南北路要有一定距离，然后再与南北路水平弧形连接。为了方便南北方向车辆在各个生活区的上下路，可以设立上下道，此上下道设立在南的路的正中间，把架起的南北路和生活区环绕路以一定坡度上下连接。变左转弯为右转弯的迂回点可以设在上下道附近的空缺处。

2.人行道的设计。对于人行道，为了不阻碍任何方向的车辆的通行，也用架桥的方法把南北方向的人行道架起在机动车道的下方，右转弯的人行道也用右转弯的机动车道的方法把东西与南北方向相连接。这样东西方向的行人如果右转弯后需要穿过下一个十字路口，右转弯上到架起的南北人行道上去即可。人行道的左转弯可以采用转盘式人行道解决。由于机动车道的上下道设立在中间，下面的架起的人行道可在交叉处离开一定距离地方分成左右两路再与转盘路连接。人行道也要设立上下道。对于不需要穿过十字路口的右转弯的行人可以走地面的生活区环绕路。由于南北方向的人行道架起在机动车道的下方，是必得要把机动车道架起的足够高。为了减小其高度，东西路在经过十字路口的路段可以适当的下凹一点，这样就可以相应的减小南北路的高度和右转弯的坡度。

四、市政道路照明工程设计与节能

城市道路照明的目的是为驾驶员和行人创造一个良好的视看环境，使人们安全、迅速舒适地到达目的地；以及为了减少对人身及财产的犯罪行为发生。城市的人行道上一般是行人较多，所以城市主要道路照明不但要照亮车行道路面，而且还要适当照亮人行道，而且使半柱面照度达到标准要求，这样有利于迅速发现人或动物横穿道路等潜在的不安全因素。

设计是节能的源头。城市照明工程设计应由专业设计人员进行，在设计时应严格遵循道路的性质、功能对照相应的照度和能耗密度标准，确定最节能的布灯间距、光源、供电路线控制系统等等。这就要求道路照明工程师不但有良好的职业责任感，较全面的技术素质，能掌握科学的照明设计方法。设计人员在进行道路照明设计时，在保证照明的效果，达到城市道路照明的目的前提下，做到最大限度地节能和节省投资，并降低运行维护费用。

五、市政道路绿化存在的问题

目前，我国城市道路绿地景观雷同，缺乏整体设计，街区面貌大同小异，城市道路景观缺乏个性、地域性；强调园林美化和观赏效果，忽略了植物的生态保护功能和道路养护的特殊要求；只注重路界内和近期的效果，对整个路域范围内物种的逐步恢复和自然演替考虑较少；植物品种单一，忽视了植物的异质性、地域性、适应性和多种植物的共生性；选用未经引种驯化的外来植物品种，导致物种不适应当地环境逐渐死亡，影响绿化的整体的效果；在城市道路环境景观的整体规划和设计中，不能将各种道路要素有机统一，形成完整的风格形式；在体现自然与城市文化方面更显得薄弱，道路的主题与设计特色表现贫乏等。可以说，目前中国绝大多数城市中的道路绿地景观建设，是在有限宽度的绿化带中，放置了最宽的道路，仅仅解决了道路交通功能，而忽略了道路对于自然景观、生态可持续发展、人文历史等一系列建设的要求。

六、市政道路路面排水设计

车行道排水设计城市道路路面排水有双坡排水和单坡排水。当车行道宽度较宽时，为了减少地表水在道路表面的径流时间并迅速将水排除，通常采取双坡排水方式，在道路两侧每隔一定距离设置雨水口的方式收集路面水，并通过与其连接的雨水支管将收集到的地表水排人埋设在路面下的雨水主干管内，最终排人保留水系或河流中。

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扶余县在先进性教育活动中，紧紧围绕建设社会主义新农村“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”二十字要求，着力打造“增收致富、素质提升、便民畅通、平安稳定”四大工程，努力探索建设社会主义新农村长效机制。

一、围绕“生产发展、生活宽裕”的要求，精心实施“增收致富”工程。一是针对农民致富信息闭塞、农业技术服务不到位、群众缺乏技术的实际，大力开展“科技下乡到农家、科技人员到农家、技术培训到农家、农民信箱到农家、政策宣传到农家、绿剑护农到农家”的“六到农家”活动，加强实用技术培训。充分利用农业信息网上的“农业科技咨询”，将多方搜集的科技致富信息及时送到群众手里，引导群众找准发展路子，调整产业结构，并定期不定期深入村屯为群众提供各种生产技术服务。二是结合“三创两建”活动，不断深化“双向培养”工程，确立各类种植、养殖特色产业“先锋基地”，引导农村产业化发展。三是大力推进农村富余劳动力转移，抓住统筹城乡发展和工业反哺农业、城市支持农村的机遇，尽快破除农民进城务工经商的体制，努力使项目进村、技术进村、服务进村，努力做好失地农民再就业工作。

二、围绕“乡风文明”的要求，精心实施“素质提升”工程。一是组建农村先进性教育活动理论宣传团，进镇入村宣讲党的十六届五中全会精神和党的路线方针政策，以及改革开放以来各地建设社会主义新农村的典型，把思想统一到建设社会主义新农村的蓝图规划中来，争做建设社会主义新农村的新主人。二是进一步丰富农村文化，促进农村物质文明、精神文明和政治文明协调发展。通过组织“一乡一村”的农民文化节活动，不断完善农村文化阵地建设，同时以创建“文明村”、“五好家庭”为载体，以弘扬民族精神、时代精神为主旋律，积极开展地方特色的文体活动，宣传身边的典型、农村新风貌。三是加大农村教育科技文化卫生等社会事业的建设力度。巩固发展农村九年义务教育，健全完善农村新型合作医疗制度，基本解决农民看病难、看病贵等问题。

三、围绕“村容整洁”的要求，精心实施“便民畅通”工程。一方面加快新农村基础设施的建设。通过农村改水改厕、道路硬化、线路改造、退耕还林等建设，为农民创造饮水卫生、用电方便、交通便捷、信息灵敏的生活、生产环境。通过编制《扶余县村屯整治规划》，对新农村村容作整齐布署。另一方面积极引导乡镇非公企业向工业园区集中，对生活区与工业区进行有效区分，同时大力发展循环经济，走新型工业化道路，建设节约型、环境友好型社会。

四、围绕“管理民主”的要求，精心实施“平安稳定”工程。一是全面推行联络员制度，为村民提供全程服务，做到公开办事时间、地点、内容、服务人员和投诉方式。二是积极探索农村民主管理的长效机制。强化基层民主政治建设，推进村级民主选举，通过公平、公正、公开的原则，把思想好、作风好、有本领、真心实意为群众办事的人选进村委会班子。进一步完善“一事一议”制度，搞好村务公开、政务公开、财务公开等民主制度。逐步建立农村自我管理、自我服务、自我教育、自我监督的机制。三是要加强农村法制建设，把依法治村落到实处。积极推行县级领导接待日和镇乡工作领导责任制，健全工作网络。认真组织农村干部群众学习法律法规知识，引导干部依法治村，引导农民依法致富，自觉调整个人与国家、集体、他人的关系，调整人与自然的关系，成为和谐农村、和谐社会的建设者。

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Abstract: Steam could serve the industrial production, chilling, supplying of daily life hot water besides the warming function.The paper develops a discussion on it.

关键词:蒸汽;设计;制造;施工

Key words: steam;design;production;construction

中图分类号:TU81 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0049-01

0引言

随着集中供热的逐步普及与迅速发展,单纯以供应热水采暖的供热方式越来越不能满足不同用户的用热需求。蒸汽除采暖外,还可以供工业生产、制冷、供应生活热水等一系列优点越来越受到用户的欢迎。经过多年工程的运行实践,蒸汽直埋在技术上已经日趋成熟,实施运用能否取得成功关键是掌握好以下三个原则:一是因地制宜的原则,即在实施前充分考虑有利及不利条件,确定直埋方式是否可行,然后选择正确的保温结构或布置形式;二是在实施直埋技术的全过程中,要保证设计、生产制造、安装及运行管理的一体化;三是必须重视细节处理。

1选用的布置形式及埋设深度应合理

管网走向布置应尽量避开主要交通干道及繁华市区,当热网管线与市政其他管线平行或交叉时应按有关规定,保持一定距离,而直埋管应尽量设计在其他管线的上方。当直埋管线与电力电缆、通讯电缆、媒体管线距离小于规定标准,施工时应设置绝热隔离带,其构造、隔热性能由设计单位决定。

敷设直埋蒸汽保温管,其埋深应大于冻土层深度,一般在0.6~1.2m之间较为合适,这样既考虑了管网建设的经济型和施工方便,又能防止保温管不被车辆压坏。当采用有补偿直埋敷设方式时可不考虑管道失稳,隆出地面,应尽量浅埋。浅埋敷设可不设混凝土墩,不仅降低了工程造价,缩短了工期,而且减少了由地下水位高带来的热损失,延长了管材的使用寿命,使后期运行维护管理更加简单、省心。

因为现场条件限制不得已将埋深涉及到4m左右时,由于下水管在直埋管上方,加上回填不实,会引起“煮管”现象,引起下水井、雨水井冒气现象,引起回填土坍陷而将市政管线压断,发生漏气、漏水现象。因此当埋深较深时,回填土必须分层夯实,使土壤干容重达1.55t/m3。如果土质差的情况,必须将管沟内渣土进行全面更换,保证了沟基强度,解决了管网的不均匀沉降问题。因为管线埋深太深,保温管线长期处于水位线以下,阀井室中的阀和管道部分浸于水中,输水阀更是大部或全部浸于水中,使阀井室冒汽、疏水不畅,容易引起水锤现象,导致波纹补偿器破坏。所以在设计施工中应尽量避免埋深过深的不合理现象。

2保温结构间层温度控制要准确

由于高温蒸汽管道温度很高,目前在保温结构中使用的部分保温、防腐和外壳材料不能在此温度下工作,周围的树木、水管、电缆也有可能超过允许值而遭到破坏。因此,必须根据材料要求,通过精确的保温计算,选择保温层厚度,合理控制保温层结构的层间温度,外层保温用聚氨酯发泡的复合保温层尤其应重视。由于土壤有着良好的保温性能,保温效果随深度增加而提高,埋深越大,土壤保温效果越好,管道周围温度将越高,采用聚氨酯发泡层应合理埋深,以防超温。

浅埋应注意最不利条件下保温结构或特殊部位均不能超过允许值,蒸汽管网一般常年运行,冬季环境温度低,热损失大,层间温度低,使保温层耐温要求较易达到,夏季环境温度高,热损失小,层间温度也高,必须提高内层保温厚度,使其厚度保证外侧保温或保护层,耐温不超过其允许值。因此,在保温厚度选择上应以夏季作为计算的最不利条件,按照热量传导公式精确计算确定其最小厚度,而不能用经济保温厚度法确定厚度。

所以说,对于高温蒸汽直埋管道来讲,温度场的控制是首位重要的问题,要想解决好必须考虑两点:一是环境温度;二是管道埋深。

3严格控制施工质量

在蒸汽直埋施工过程中土建、安装、保温防腐各工序是交叉施工,环环相扣的,虽工作量不大,但质量要求高,因此必须合理安排,防止脱节。

外套管接口必须采用双面焊接,高度高于地下水位,接口达到规定要求后才能拆除端头发泡。管道安装后,要在接口处做保温与防水,TO―玻璃钢外保护层需要24小时以上的固化时间,如果工期紧需马上回填,或冬季施工温度较低,则必须在补口处用热风吹或红外灯烘烤,以保证补口质量。补口处工作坑应按要求做,一定要保证工作坑足够大、足够深,以利于补口施工和施工质量。

4加强后期运行管理

直埋蒸汽管网应在工程竣工时及时制定合理的吹扫方案,调试运行,初次暖管严格控制升温速度,由专业人员对关键部位进行监测,杜绝管网水击发生,对疏水、排潮装置巡回监控,保证管网正常运行。夏季蒸汽管网低负荷工作时,凝结水较多,内管汽水冲击对保温层、保护层产生震动,冲击力较大,此时,保温、保护层处于最不利状态下工作。因此,夏季是发生问题较多的时期,应采取行之有效的措施,保证管网顺利度夏。

良好运行管理不仅减少了问题的发生,而且有效地延长了管网的使用寿命。

5其他

阀门、法兰安装时,必须“对中”,偏差应不大于规定标准。焊接完毕后因未“对中”有“扭劲”,在开停汽时母管发生热胀冷缩,使管道或管件不能归到原位,以致法兰连接处发生蒸汽泄漏,因此安装焊接时必须保证质量,不能有“扭劲”,发现有“扭劲”现象应割掉后重新“对中”重焊。

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关键词：大型球铁件；铸造工艺；浇注系统

中图分类号：TG255 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）16-0011-02

随着各种机械设备的功率和个体越来越大，其所使用的零部件重量和体积也越来越大，这造成了大量的金属消耗。以前许多大型零部件是由优质钢材锻造而成，这不仅增加了加工的难度，而且还造成了优质钢材的大量消耗。为了解决上述问题，现在许多的大型机械零部件都由球墨铸铁铸造而成，这不仅节约了优质钢材的消耗，而且也大大降低了生产成本。大型球铁件是指重量为1～10吨的铸件，重量超过10吨的铸件被称为重型铸件。现在大型球铁件的应用越来越广泛，如水轮机叶片、风机叶片及重型机械的零部件等。在大型铸铁件的铸造过程中，由于种种原因会使生产出的铸铁件出现各种缺陷，这在很大程度上都是由于铸造工艺不完善造成的，因此必须对大型球铁件的铸造工艺进行改进，以尽可能提高大型球铁件的铸造质量。

1 大型球铁件铸造工艺的特点

大型球铁铸件的个体和重量比较大，生产成本较高，对其的铸造质量要求也很高。要求大型铸件成型后不仅有非常好的表面质量，而且要有较高的致密度；此外，大型铸件还要经过严格的无损检测，表面及内部绝对不允许有小的孔洞出现，并且不能进行补焊。大型铸件铸造工艺与小型铸件铸造工艺不同，小型铸件的铸造工艺可以进行多次的反复试验，而大型铸件的铸造工艺要求一次成功，因此这给大型球体件铸造工艺的设计者提出了更高的要求。随着计算机技术的发展，现在的大型球铁件铸造工艺的设计都借助于CAD及CAE技术进行，即首先根据理论和经验进行初步设计，然后利用计算机进行模拟，预测铸造过程中缩孔、冲砂、夹渣等缺陷出现的位置，然后对初设工艺进行完善和修正，以得出优化后的工艺。这就是现代铸造工艺的设计过程。随着科学技术的不断发展，目前已经可以利用很多方法对铸造工艺进行改进，以尽量减少铸造成型的球铁件的缺陷。

2 大型球铁件的铸造工艺改进措施

大型球铁件的铸造工艺改进可以从很多方面进行，但主要应从浇注系统设计、冒口设计及冷铁的应用等方面

考虑。

2.1 合理设置浇注系统

大型球铁件浇注系统的设计应遵循的设计原则为流速小、流量大、平稳、分散均匀，能很好地对铁液流量及浇注时间进行控制，从而使铁液能够均匀地流入型腔中，并能很好地进行挡渣、隔渣。大型铸件的浇注系统通常由浇口杯、内浇道、直浇道和横浇道等组成。为了使设计出的浇注系统满足浇注时间段、浇注截面积合理的要求，需要利用奥赞（Osann）公式对内浇道的截面积进行计算，然后根据各截面积的比值确定直浇道和横浇道的截面积。大型铸件的浇注系统，内浇道、直浇道及横浇道的截面积比值通常选为：ΣA1∶ΣA2∶ΣA3=1.5∶2∶1。这是以伯努利方程为基础对换算后的水力学计算公式进行推导，再根据大孔出流理论进行各截面积推导的方法，解决了以前用的老公式计算出的浇注时间偏长、浇注截面积偏小的问题。如果在铸造时采用的是无冒口铸造，则尽量采用宽而薄的分散形式的内浇道，浇道的宽度应为厚度的五倍以上，以方便清理及挡渣。

2.2 冒口设计

球铁在从高温液体凝结到固态的过程中由于铁水温度降低会发生体积收缩的现象，但同时由于在凝结的过程中会有石墨球的析出而使铁水体积发生膨胀，因此可以考虑利用球铁自身的膨胀而对体积收缩现象进行抵消，大型球铁件的冒口设计即是依据这个原理。但由于铸造条件的不同，因此怎样设计冒口以及是否需要设置冒口以获得致密性好、无缺陷的球铁件是亟待解决的一个问题。

如果铸造工艺满足以下条件则在铸造的过程中可以不设置冒口：（1）使用的铸型刚度较高，如采用了树脂自硬砂型等；（2）浇注时的温度较低（1300℃～1350℃）；（3）在铸件顶部有多个排气孔；（4）铸件的平均模数较大，通常要在2.5cm以上；（5）对所用铁液的质量要求较高，CE值要大于4.2%；（6）内浇道是采用的多道薄片型快浇式。无冒口浇注的工艺已经使用了几十年，在实践中也得到了很好的检验，但其适用的条件较苛刻，特别是在进行重型球铁件浇注时尤其要慎重。

当球铁件的铸造工艺条件不能满足上文所述的条件时，为保证球铁件铸造的质量必须设置一定量的安全冒口，以弥补铸造工艺缺陷及对铸造偏差进行纠正。在使用刚度较高的铸型进行铸造时，为了方便造型和脱模，安全冒口的形式常设计成随形或矩形压边明冒口，冒口的位置位于铸件的顶部，以便于实现补缩、排气及清除作用。压边冒口的冒口颈长度为零，压边缝隙虽然较窄，但此处的型砂不容易散热，因此在铁水浇注完毕以后该处仍能自上而下对球铁件的液体体积收缩进行补充，从而有利于防止缩孔现象的发生。在浇注过程中压边缝隙的大小要选择合适，如果压边缝隙过小则会导致铸件未完全凝固时缝隙已经被封闭，无法起到液态补偿的作用；如果缝隙过大则会导致铸件发生石墨化时缝隙还未封闭，发生“倒补缩”现象，易发生缩孔现象，因此必须选择合适的缝隙大小。压边安全冒口的总质量不应超过铸件总质量的2%，其长宽高之比通常选为a∶b∶h=1∶（0.5～0.7）∶（1.5～2.5）。如果铸件的外形不太规则，则可以楔缝型或鸭嘴形冒口，其缝隙的宽度应比压边大2～4cm。

2.3 冷铁的应用

由于大型铸件的厚实部位在铸造时的凝结速度比较慢（这些厚实部位主要包括热节和一些比较重要的加工面），因此在这些部位容易出现缩孔和缩松缺陷等，为了有效地防止这些缺陷的产生，需要在厚实部位设置冷铁。冷铁的厚度选择对激冷作用的影响很大，如果厚度过大则激冷效果不好，太薄则不容易挂住砂。在选择外冷铁的厚度时，通常取为壁厚值的0.4～0.6倍。而在对致密度要求高的铸孔进行加工时，则最好使用冷铁芯进行冷却。

3 结语

大型球铁件的铸造是一个复杂的工艺过程，影响其工艺的因素很多，需要在实践中进行不断的探索和改进，只有这样才能不断提高大型球铁件的铸造质量。

参考文献

[1] 李润生.大型球铁件的铸造工艺设计[J].现代铸铁，2011，（6）：48-53.

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【关键词】直接挤压；间接挤压；铸造工艺；工艺比较

采用挤压铸造代替模锻工艺生产动盘零件，能够确保产品的精度获得较大的提升，另外，可以显著提高毛坯尺寸精度要求，有效降低机加工的工作量，产品性能可以进行量产完全达到了其设计要求。以下本文对汽车空调器动盘采用挤压铸造工艺生产过程中，采用的两种不同工艺方案进行了比较分析，并进一步对动盘部件模具设计、铸件成形等问题进行了较为深入的分析。

1 结构分析和方案选择

1.1 动盘件的结构分析

空调器动盘铸件有一定的要求，要确保零件内部无气孔、冷隔、夹渣以及裂纹等缺陷，其次，对于零件表面的质量要求也很高，挤压铸造动盘铸件毛坯，详见图1。

从上图可清晰地看到铸件的一些特点，一是铸件壁厚较薄，结构相对较复杂，铸件的最薄处为其上部中心处的螺旋圆弧的弧壁，此处的壁厚为4 mm，可以选用较低的充型速度成形；二是该零件毛坯除上部的螺旋圆弧外，可通过模具的动模进行成形；三是要考虑到零件的排气问题，为此，可采用合理布置推杆以加强合金液进行充型过程中的排气效果。

1.2 动盘的直接接挤压铸造方案

对于采用直接挤压的铸造工艺时，进行分型面进行选择应充分考虑以下几个方面：①要确保分型面选择的部位在压铸件的外形轮廓中的最大截面处，这样为了更好取出；②应确保压铸件在开模后能够留在动模，这样确保能够更方便的将其推出；③要确保压铸件表面质量和尺寸精度能够满足要求；④应确保进行模具加工。根据动盘铸件结构，可选择的分型方案见图2。

上图中经比较，第一种方案相较于第二种方案而言更为合理，因为动模要成形不易加工的螺旋圆弧结构，因此，模具结构应尽可能的使其简化。要充分的考虑模具加工和铸件更方便的取出，应结合分型面的选取原则，将分型面尽量设置设I-I处。

1.3 动盘的间接挤压铸造方案

间接挤压铸造时，进行分型面的选取工艺和流程与直接挤压铸造时工艺类似。方案Ⅱ（见图3）与相对于方案I（见图3）的浇口位置更加靠近螺旋结构，更加有利于金属液顺着螺旋结构型腔进行充填，从而有效的减少了紊流现象的发生。另外，由于铸件在开模的过程中可能会随着动模一起向上运动，因此，溢流槽开在动模上非常有利于针对溢流槽上推杆进行布置。为此，综合进行比较应选择分型方案Ⅱ，即图3。

2 两种工艺分析和比较

针对上述动盘铸件，分别采用了直接挤压铸造和间接挤压铸造这两种工艺来进行模具的设计，从两种设计的模具的结构也能够清晰的看出它们的成形工艺和特点。

2.1动盘的性能特点

直接挤压铸造是通过利用成形压头，在进行合模时将压头力直接作用于液态金属中，从而对液态金属进行挤压，以充填由凹模和凸模形成的封闭型腔。直接挤压铸造工艺的特点是：在压力下的合金液会在流动和充型过程中，伴随一定的结晶现象，由于合金液不经工艺和变质处理，也可获得细晶组织。另外，由于合金液是在较高的压力下完成凝固的，因此，该产品的密度较为紧密，力学性能相比间接挤压铸造工艺要高，直接挤压铸造的动盘硬度将高出间接挤压铸造的动盘硬度5～10。

2.2 动盘的尺寸精度特点

由于直接挤压铸造进行浇注的金属液的量需要进行严格控制，因此浇入的金属液的多少对动盘铸件的质量也有着直接的影响。而间接挤压铸造则是通过压头将浇入压窜内的液态金属挤入已合模的型腔中，冲头的挤压力通过内浇道传递到铸件上。由于铸件是在已合模的型腔中成形，浇入的合金液量多少只会影响余料的大小，而不直接影响动盘铸件的质量，制件尺寸是不受金属的浇注量多少而影响，因此，进行浇注的金属液的量相比直接挤压铸造而言没有那么严格，因此，相对而言，铸件的尺寸精度高。而直接挤压铸造是将金属液直接浇如型腔，因没有浇注系统，因此，相对而言其工艺的出品率较高。而间接挤压铸造因设有浇注系统，余料厚度较大，因此造成的工艺出品率也就相对较低。