零件设计，特别是薄壁零件设计时，加强筋是不可或缺的考虑因素之。加强筋的存在可在不加大零件壁厚的情况下，增强其刚度和强度，从而减轻重量而节约材料，降低成本。众所周知，在铸造生产中，由于影响铸件质量的因素较多，仅考虑加强筋是不够的，还必须在特定的铸件结构上增设工艺筋以达到：增加铸件的刚度和强度，防止铸件变形；减小铸件壁厚，防止铸件产生缩孔、裂纹；减小大平面，防止铸件产生夹砂、结疤等。在实际生产中，工艺筋除可以达到以上目的外，特殊的工艺筋还可实现补缩、排渣等功能，从而提高铸件质量。通过对工艺筋在铸造生产中的作用研究，本文对典型铸件的特殊铸造工艺筋设计进行分析研究，对防止铸造缺陷，提高铸件质量有事半功倍的作用。

　　1常规工艺筋的设计简介1.1调节铸件冷却速度的工艺筋对于壁厚较薄而且平面较大的平板类铸件，虽然凝固方式以同时凝固为主，但铸件在铸造过程中，不可避免地使大平面一面朝上，一面朝下。而上下两个面的冷却条件并不相同，上表面散热条件比下工艺理论与应用；；表面要好，冷却速度快，导致上下面并非同时凝固，从而产生不同的收缩应力。当应力超过材料的屈服极限时，很易发生翘曲变形。如果在设计时，在下表面加上几条工艺筋，使工艺筋与上表面的冷却速度相同（注：工艺筋的壁厚应确保铸件同时凝固），即可避免铸件变形的产生，而所加设的工艺筋在机械加工时可以切削加工去除。当然，在保证平板类零件使用性能的情况下，设计零件结构时，可在一面增设加强筋，以提高零件的强度和刚度，同时兼起到铸造工艺筋的作用，而加强筋在机械加工时则不必去除。1.2防止铸件缩孔、裂纹的工艺筋铸件各部分壁厚相差过大，会产生金属局部积聚形成热节，凝固收缩时在热节处易形成缩孔、缩松等缺陷。此外，各部分冷却速度不同，易形成热应力，致使铸件薄壁与厚壁连接处产生裂纹。因此，在零件设计时，应尽可能使壁厚均匀，以防上述缺陷产生。为此，将壁厚减薄，但又不能减低其强度，采用加强筋则是非常有效之手段。严格来说，此加强筋也可称之为工艺筋，主要是防止壁厚过大，产生缩孔、缩松等缺陷。1.3防止铸件产生夹砂、结疤的工艺筋当铸件的平面较大时，如果不采取一定的工艺措施，在浇注过程中，熔融金属对型腔上表面的强烈辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱起或开裂，在铸件表面造成夹砂、结疤缺陷。如果加设工艺筋（加强筋），大平面被分割为若干小平面，可有效避免上述问题。另外，该结构还可有效提高铸件的刚度，所以也可将该工艺筋称为加强筋。

　　2特殊铸造工艺筋的设计2.1排渣铸造工艺筋的设计为不锈钢阀体铸造工艺简图。该铸件重量约60kg，主要壁厚8mm左右。因其用于强腐蚀介质环境中，该阀体选用1Cr18Ni9Ti材质。在使用时要求该铸件能承受2.5MPa以下的压力而无渗漏，所以在制定铸造工艺时必须考虑铸件组织的致密性。考虑到不锈钢的体收缩较大，虽然该铸件壁厚不大，但必须有较好的补缩措施，以避免出现缩孔或缩松现象。为此，该铸件采用横做立浇的铸造工艺。为了保证铸件组织的致密性，除必要的冒口补缩外，还必须将铸型中的杂物能有效去除，所以在铸型的底部设置集杂包以保证铸件钢液的纯洁。但在铸件清理后发现在的A处（两边凸出的尺寸约为5的法兰高点）有少量的浮渣，严重影响铸件的质量，虽然在铸件焊补后可以使用，但这是明显的铸造缺陷。分析认为，出现浮渣的原因在于在法兰A处的钢液熔渣不能有效漂浮到冒口中，若设置排渣通道则可解决该问题。设置了2个排渣工艺筋。在该工艺筋设置后的铸件则有效解决了浮渣现象，保证了铸件质量。2个排渣工艺筋在与相关设计人员探讨后认为并不需要在机械加工时切除。

　　2.2防裂纹铸造工艺筋（块）的设计为原刹车转子精密铸件，重量约43kg，材质20CrMnMo.该件上、中、下三层板由8处均布的宽度为6mm的筋板连接，并在中、下两层板间再均布8处宽度为6mm的筋板。在铸造过程中发现，该铸件上、中、下三层的6mm连接筋板有轻微变形，特别是在渗碳淬火热处理后，连接筋板的变形会进步加大并导致铸件报废。分析认为，产生变形的主要原因在于该连接筋板刚度不足。为了解决刚度不足导致的筋板变形，将加大筋板厚度为8mm，并试生产，则筋板变形问题得以解决。但在生产中又发现新问题，在中A处（中、下两层板连接筋板处）出现8处热裂纹。分析认为连接筋板加大为8mm后，与下层平板（6mm）厚度产生差别，且连接筋板在铸件内部，冷却速度低于下层筋板，下层筋板冷却凝固后连接筋板对其产生拉应力。当拉应力大于其高温强度时而产生热裂纹（8处连接部位均有裂纹，从裂纹断口形态已经确定为热裂）。针对该问题，若在下层平板上加设工艺凸缘以增大其厚度，尽可能地使下层平板与连接筋板达到同时凝固，从而避免热应力的产生。在增设工艺凸缘（厚度3mm）后，下层平板局部厚度达到9mm，与连接筋板厚度基本相当，从而实现连接筋板和下层平板达到同时凝固的目的，也就解决了A处裂纹的铸造缺陷。

　　2.3补缩工艺筋的设计为弹簧盖精铸件的铸造工艺简图。该铸件材约为34kg.筒形结构部分壁厚为10mm.中部有一圆台（准120mmx20mm）和圆筒（准44mmx170mm），在制定铸造工艺时必须考虑冒口补缩。为此，在顶部设计一腰圆冒口。但在底部法兰（厚度26mm）有4处局部热节（图中N处），因顶部冒口无法补缩，在铸件钻孔加工时出现缩松现象。解决的常用方法是应用冒口补缩法、冷铁法、铸件加补贴法等，但对本铸件显然不宜采用。因（下转第64页）型万能拉力试样机进行拉伸试验，测得的试样抗拉强度和伸长率见表4.表2不同球化处理温度下的镁吸收率编号球化处理温度厂c加残镁吸收率表3不同球化处理温度下的石墨大小和球化率Tab.3Thegraphitesizeandspheroidization编球化处理温度球化率（级）石墨大小/m铁素体珠光体渗碳体表4不同球化处理温度下的球铁力学性能编号球化处理温度厂C抗拉强度/MPa伸长率由1号试样可以看出，采用FeSiMg6RE2低镁球化剂进行盖包法球化处理时，球化反应时间稳定在68s左右。由表2可以看出，球化处理后铁液中残留镁含量较高，镁的吸收率较高且波动较小，受温度影响不大。由表3可以看出，较高的残留镁含量，获得了良好石墨球化效果，球化处理后石墨球更圆整、更细小，并且球化率高。由表4可以看出，良好的球化效果，保证了球化处理后球铁高而稳定的力学性能。

　　3结论低镁球化剂盖包法球化处理时，在14501500C之间调整球化处理温度，球化处理后镁的吸收率高且稳定，石墨球更圆整、更细小，并且球化率高，球铁的力学性能高。试验没有发生过早起爆现象，球化剂也没有在包底结块现象，球化反应平稳，生产稳定。然而对于实际生产来说，当选定球化剂后，应根据铸件壁厚的不同选择合适的球化处理温度。铸件壁较厚时，球化处理温度可稍低些，铸件壁较薄时，球化处理温度可稍高些。