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消失模鑄造基本工藝解析

發布日期:2019-01-04 作者:新密市正陽鑄造材料 點擊:

  1、泡沫選擇和模樣制作

  

  采用手工切割泡沫板材、粘接組模的方法制作細長的槽體模樣。首先按照鑄件的截面形狀、尺寸,用白鐵皮或三合板制作泡沫下料樣板(加放收縮率)。樣板固定在泡沫上作為下料依據,采用電熱絲沿樣板作導向切割泡沫下料。在垂直切割下料臺上,切割泡沫的高度一般不超過600mm,以防止電熱絲受力后不垂直影響模樣尺寸,下料后的模塊經過表面打磨、修整,就可以進行粘接組模,為了保證細長槽體鑄件模樣的平直,需要在平底板上組隊粘接,控制模樣兩維方向的平直度。

  

  選擇EPS板材密度是制作負壓槽體模樣的關鍵,低密模樣發氣量小,對澆注成型有利,但低密模樣易變形,同時低密泡沫珠粒粗大,不易有光結的模樣表面,影響鑄件外觀質量。用手工組模方法制作模樣,我們選擇泡沫板材密度:18~21g/L,珠粒粒徑:3~4mm。使用熱熔膠粘接具有快速好的優點,但要注意各種粘接劑發氣量遠大于泡沫模樣,保證粘接質量前提下做到盡可能少用膠。

  

  2、涂料烘干和模樣定型

  

  泡沫模樣上涂料并徹底烘干是防止鑄件粘砂、提高模型強度防止變形的主要措施。泡沫模樣在上涂料后濕態重量成倍增加,此時涂料不增加模型強度,并很容易造成變形,模樣在搬運、烘干過程應加強定型支撐。對于大型負壓槽體模樣要提前制作專用的定型支架,采用流涂和刷涂相結合的方法上涂料,待一遍涂料烘干后,模樣在定型支架上整體翻轉,進行二遍涂刷,可有效防止變形。涂層干燥后平均厚度控制在2.5~3.5mm。

  

  涂料是消失模鑄造關鍵技術之一,澆注時它處在高溫金屬液與泡沫模樣置換的前沿,起到支撐型腔、排出氣體、防止粘砂等多重作用。好的涂料應具備良好的透氣性、合適的強度和穩定的抗粘砂性。要求涂料使用時懸浮持久、與模樣附著力強、流平性好,干燥后不開裂、不吸濕。我們選用120~250目的石英粉作耐火骨料,滿足了大型負壓槽體抗粘砂的要求,分散的耐火料粒度能夠提高涂層的透氣性,對保證鑄件質量有利。選擇復合粘結劑,使涂層具有良好的綜合強度,以減小變形、防止塌箱。

  

  3、造型和通用砂箱

  

  確定澆注位置,是制定消失模造型工藝的第一步。澆注位置是鐵水充型時鑄件在砂箱中所處的位置,消失模鑄造澆注位置同泡沫模樣填砂埋模的造型位置是一致的。確定澆注位置的原則是,力爭讓模樣在箱底投影面積越小越好,即盡可能避免大面水平放置,以減少鐵水流動前沿的氣隙跨距,這樣有利于鐵水平穩充型和熱解產物的順利排出,可有效防止鑄型潰散塌箱。在方便金屬液充型、有利于鑄件補縮的前提下,選擇澆注位置還要有利于干砂填充模型。大型復雜鑄件在不能保證各部位都能順利填砂時,選擇澆注位置要方便主要部位的填砂,對于局部不便填砂的地方,采取人工輔助緊實、預填自硬砂等措施,以防止產生積瘤、漲箱等缺陷。

  

  對于細長的負壓槽體鑄件,確定長度方向水平放置開口縫隙向上作為澆注位置,才能方便造型。按照此方案制作了通用砂箱,尺寸為:長7.5m×寬1m×高1.4m,目的是要適合所有的槽體規格品種。尺寸小的可實現2件/箱,或用隔板隔開砂箱以節省型砂。剛度是制作砂箱的關鍵,選用10mm鋼板焊制砂箱,箱底和四周均采用槽鋼加固,箱體四周開有多處放砂門和抽氣管,箱壁設置振動電機支座。此通用砂箱放在減震支架上不再挪動位置,造型加砂、抽真空澆注、放砂落件均在此完成。

  

消失模鑄造基本工藝解析


  泡沫模樣在上涂料、烘干、搬運、造型填砂等過程都容易造成變形,最終反映到鑄件上。為防止變形應加強消失模工藝的全過程控制。泡沫塑料模樣自身強度低是引起變形的根本原因,雖然模樣在涂層干燥后強度有明顯提高,但由于負壓槽體體輪廓尺寸大極易彎曲變形,應將造型填砂過程視為泡沫模樣防止變形、糾正變形的過程。除在上述過程謹慎操作、防止變形外,在砂箱內部設置專用工裝,利用工裝刮制隨形砂床,是防止大件變形的主要措施。首先,模樣入箱后要與預制砂床吻合良好,對于不能貼緊的部位,用重物壓緊使之與底砂吻合,填砂后去除重物。對于寬度方向的變形,可采用樹脂砂芯向外撐,或用圓鋼制作卡具向內拉等方法進行糾正。采用布袋軟管加砂時,要注意模樣兩側填砂量的均衡一致,每填200mm厚的砂層,需扒平砂面后進行振實。振實前后都用直桿或拉線的方式對模樣的平直度測量并調整。每次振實時間不超過1min,掌握勤振短振的原則,力爭提高型砂振實效果。

  

  開口尺寸小、內腔大是負壓槽體的結構特征,造型時要特別關注內腔型砂的排氣和固定。起初,澆注槽體鑄件產生塌箱,主要是忽視內腔干砂的排氣和固定。設置輔助抽氣管平衡內外真空度,目的要起到砂芯芯骨的作用。選擇粒度集中的20~40目圓顆粒的寶珠砂,具有較高的透氣性和良好的填充性,能夠滿足大型鑄鐵件的造型要求。消失模鑄造采用干砂整體埋模的造型過程,大大簡化了傳統鑄造操作工序,縮短了生產工期,是消失模鑄造具有諸多優越性的根本原因。

  

  4、澆注和真空系統

  

  消失模鑄造澆注大型鑄件時,控制砂箱內部真空度十分重要。加強箱口覆蓋和抽氣管路檢查、清理,穩定真空度不要出現大的波動,要保證真空系統單位時間的抽氣量接近澆注過程的發氣量,生產中要注意掌握澆注速度與負壓系統相匹配。鑄件澆注位置、澆口引入方式、鐵水溫度、泡沫密度等都對鑄件充型過程造成較大影響,片面追求高初始真空度,容易使鐵水充型紊亂并加大從直澆口的吸氣量,反而對成型不利。使用大排量真空泵,加大穩壓罐容積,有利于穩定負壓防止鑄型潰散。

  

  根據負壓槽體鑄件長度尺寸大,而寬度和高度尺寸小的特點,我們采用了多點引入、頂注式澆注系統。多點同時澆注能夠有效解決大型鑄件鐵水充型困難,防止出現澆不足、冷隔缺陷。對于4m以下的鑄件,設置兩處澆注系統,4m以上鑄件設置3~4處澆注系統。多點澆注受行車數量限制時,可提前制作分鐵槽置于砂箱之上來實現。用耐火泥條將大容積澆口杯與泡沫直澆道封閉,澆注過程中澆杯內始終存有鐵水可防止吸氣,對于保證砂箱內負壓很有效。澆注溫度控制在1 360~1 410℃,初始真空度控制在0.05~0.07MPa,穩定控制真空降≤15%,澆注時間≤60s。鑄件澆注效果滿足要求,鑄件成型合格率與起初的60%提高到98%。


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