HT200灰铁小叶轮是高速列车冷却系统油泵的关键零件，其结构示意图及三维图见图1，其化学成分见表1，铸件质量为1.85kg｡

叶轮的技术要求：抗拉强度≥200MPa，硬度(HB)为175~195｡金相组织中珠光体+铁素体≤5%，无渗碳体､磷共晶；石墨组织为A型石墨+10%的B型石墨，均匀分布，且石墨等级为4~6级｡铸造难点：叶轮零件形状复杂，模具制造难度大；拐角多，容易产生钢豆缺陷｡精密铸造HT200灰铁，硬度容易超标，基体组织不易控制，容易出现游离渗碳体，石墨形态容易出现D､E型过冷石墨｡

一、生产设备    

采用M225系列射蜡机压蜡，用ZL60沾浆机沾浆，用MFS80浮砂筒撒砂，用DN800/1000电热脱蜡釜脱蜡用YJX100×100-12RF焙烧炉焙烧用KYPS150kg中频感应炉熔炼用ARLMA-536光谱仪分析化学成分，用Q476B升降式抛丸机抛光｡

二、工艺过程    

2.1工艺选择

叶片顶端厚度为3.5mm，两侧圆弧面的夹角为3°，该件具有壁薄量大的特点，适合精密铸造｡中温蜡料的软化点高，热稳定性好，制作的蜡模不易变形；配套使用的射蜡机的压力高､性能稳定，蜡模表面光洁，尺寸稳定性好｡硅溶胶型壳表面致密，型壳高温强度大，变形量小，铸件表面品质高，尺寸稳定｡使用智能分析仪炉前在线检测金属液品质，以保证材料力学性能符合要求｡

2.2模具设计

叶轮零件形状复杂，蜡模不能在一个模具内一次成型，因此采用曲面分型的方法，把蜡模分为上盖､主体两部分，分别制造模具｡每个叶片上都带有一个10mm×2mm×3mm定位止口，主体模具见图2，叶片两侧圆弧面的夹角为3°，利于取模｡先采用数控加工中心加工，然后采用电脑数控雕刻机精加工，保证模具的尺寸精度和表面粗糙度｡

2.3浇注系统设计

叶轮零件的浇注系统示意图见图3｡零件采用顶注式浇注系统，浇口杯尺寸为60mm×60mm，横浇道尺寸为40mm×30mm内浇道尺寸为30mm×10mm

2.4压蜡组树

为获得好的零件表面品质，防止蜡件的缩陷及变形，蜡温控制在(50±2)℃，压力为3~5MPa｡在组树前要修去蜡件的飞边､毛刺，去除小的凸起､蜡屑､麻坑等缺陷｡蜡模组合时把上盖和主体每个叶片的定位止口全部精确定位，然后用液态蜡沿着分型线把两部分的蜡模粘在一起，形成整体叶轮蜡模｡依照浇注系统方案(见图3)，用粘接蜡把蜡件组合到浇冒口系统上｡

2.5硅溶胶型壳制造

面层材料为锆英粉､锆英砂，背层为莫来石砂､莫来石粉｡由于零件形状复杂､拐角多､字牌字数多且字体小，为保证型壳品质，采用毛笔刷､压缩空气吹的办法，去除字牌､转角等处的小气泡，避免产生钢豆缺陷｡面层制作1层，背层4层，制壳总层数为5层半｡为使型壳有好的透气性，面层浆的粘度控制在50s，背层浆控制在18~25s｡型壳不要太厚，厚薄要一致，避免局部浆料堆积｡封浆､干燥2天后在电热脱蜡釜内脱蜡｡

2.6焙烧､熔炼浇注

浇注之前将型壳放在焙烧炉中焙烧，焙烧温度为1050℃保温时间为35min熔炼时控制过热温度在1500~1510℃保持10min，增强铁水的受孕育能力｡炉内孕育处理，温度控制在1440~1450℃采用0.3%的Fe-75Si作为孕育剂，粒度控制在3~5mm，均匀撒在铁水表面，及时加上覆盖剂，低功率孕育处理5min｡孕育剂粒度过细，易于分散或被氧化成熔渣而失去作用，粒度太大，会熔化或溶解不尽，不仅不能充分发挥孕育作用，反而会造成偏析､硬点､石墨过冷等缺陷｡使用智能仪进行炉前检测，控制铁水品质｡浇注温度为1380℃，孕育处理完成后，停电扒渣测温，快速浇注，每炉保证5min浇注完毕，以减少孕育衰退｡浇注过程中焙烧炉停火，型壳不发红，温度在500℃左右，炉嘴直接对着型壳浇注，浇注后在浇口杯撒废蜡，扣箱，防止脱碳｡

2.7检测

对叶轮铸件进行性能测试和组织观察，发现抗拉强度为220MPa，硬度(HB)为185｡金相组织见图4对基体相组成分析可知，基体组织为96%珠光体+铁素体｡

石墨形态：93%A型石墨+B型石墨，均匀分布，石墨等级为4级｡

三、结语    

采用中温蜡､硅溶胶型壳､炉前在线检测金属液质量，生产的灰铁叶轮表面质量､化学成分､基体组织､石墨形态及力学性能满足技术要求｡