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    負壓干砂實型消失模中大型鑄件變形缺陷機理及對策-韓素喜

     負壓干砂實型(消失模)中大型鑄件變形缺陷機理及對策

    韓素喜,肖占德

    (泊頭市青峰機械有限公司,河北泊頭062150

    摘要:負壓干砂實型(消失模)中大型鑄件生產過程中易發生變形的鑄造缺陷。分析其造成的機理。金屬液進入鑄型,由液態變成固態而產生的凝固收縮力(內應力)和鑄型中,型砂強度形成的阻力矛盾疊加而成。已知金屬收縮率已定,解決中大型鑄件的變形缺陷,重點應從鑄造工藝諸多影響因素中尋找解決措施。

    關鍵詞:負壓干砂實型(消失模)鑄件;變形;技術措施

    大約六、七年之前,河北省泊頭市青峰機械有限公司還是個產能低,工藝落后的中小型鑄造專業廠家。進入二十一世紀,我國經濟快速發展,帶動了鑄造市場的飛躍。為了適應市場快速發展的需求和企業的生存發展,企業就必須要改進,要發展,要迎頭趕上。在經過認真的調研分析,企業的決策者看準了負壓干砂實型(消失模)鑄造工藝。它工藝先進,投資少,上馬快,產品質量高,效率高,成本低等很多特點,是別的鑄造工藝不可比擬的。它適應能力強,不論批量生產,還是單件小批量都能適應這種工藝,更能做到節能降耗,清潔環保的生產過程。

    當時國內已有十幾條中小件消失模工藝生產線,中大件生產廠家僅有12個,能生產單重12t的汽車模具件,而且還是試驗階段。

    企業技術改造的方向已定決心已下,沒有可循的成熟經驗,要靠自己的努力,不斷的試驗,吸取失敗的教訓,總結經驗。在開始生產的的第一年內經歷了一段艱辛曲折的過程,靠全廠職工的努力和一些專家的指導,產品質量逐年提升。產能在增加,品種不斷擴大。2011年產量達3t,廢品率控制在1%內,生產品種不斷擴大,有汽車模具件,機床件,電機電器,礦山設備和建筑機械等,種類有普通灰鐵,球墨鐵,鑄鋼,空冷鋼等十幾個產品。201111月份,采用負壓干砂實型(消失模)工藝,成功鑄造生產了一件單重20t,大型汽車模具件,創造了中國和世界之最。

    回憶起幾年前的生產情況仍歷歷在目。由于沒有經驗,也出現過塌箱,冷隔,澆不足,粘砂,表面大面積積灰,積碳,皺紋,氣孔,縮松,縮孔等鑄件缺陷和廢品。這些廢品形成原因和因素以及解決措施,查找起來比較直觀,簡單,解決措施較容易。而中大型鑄件變形問題的原因和影響因素就比較復雜了,鑄件變形表現,鑄件尺寸嚴重超差,壁厚和圖紙相差太大,圓柱圓孔不圓整,缺邊少角,一些較長較大的鑄件易產生扭曲,彎曲和撓性變形等。缺陷查找就不是太直觀,解決措施較復雜。

    1 中大型負壓干砂實型(消失模)鑄件變形產生的機理

    內因:高溫金屬液體進入型腔內,冷卻過程由液態變固態,凝固過程會產生體收縮和線收縮,并產生相應的內應力,金屬收縮的應力和鑄型中型砂強度阻力之間的矛盾疊加,就會產生鑄件變形,甚至開裂,這是產生變形的內因。

    外因:鑄造工藝加砂,振動,負壓度大小,澆注系統及鑄件開箱時間等這些工序,技術工藝處理不當,是造成鑄件變形的重要因素。

    2 中大型鑄件變形的影響因素和對策

    2.1泡沫模型檢驗

    泡沫型進廠投產前,要做全方位檢測,為防變形缺陷的發生,可在泡沫型上,采取一些措施。

    和圖紙對照檢測泡沫型的幾何尺寸,特別注意工藝參數選取,收縮率,加工余量是否合理。

    中大型鑄件泡沫型多為機加工和人工粘合而成,應注意結構是否牢固,有否變形部位發現問題應即時解決。

    發現泡沫型結構上,易發生鑄件變形的部位,應提前采取措施解決。如鑄件厚壁和薄壁結合部位應加大過渡圓角,如果厚薄差別大,面積大,可加臨時加強筋。在可能產生撓曲變形部,泡沫型可作出反撓度來抵消變形。鑄型上,有一些深孔和“死角”(即填砂和負壓不易達到的部位),可在刷涂料烘干后,可以填上混好的樹脂砂。

     解決了泡沫型的問題,為防止中大型鑄件變形發生,清除了一個大隱患。

    2.2涂料的選用

    中大件實型(消失模)工藝在涂料使用和選用上應注意兩點:

    刷涂料烘干后,涂料能夠較大力度的增強常溫下的泡沫型強度和剛性,注意泡沫型烘干時應放平放好,不能在烘干過程產生變形。

    刷涂烘干后,在造型加砂,振動,翻箱和往復搬運的過程中,涂料和泡沫型都要受到外力的沖擊。要做到不能開裂,泡沫型不變形。

    涂料有較高的常溫強度對防止鑄件變形和粘砂起到一定作用。

    2.3造型加砂,振實

    造型加砂不論采用雨淋式或直給式,還是人工加砂,一定注意加砂要均勻,每次加砂高度150200m即可。有的地方人工輔助充填時,應注意加砂高度要均勻,不能相差太大,否則振實力會造成單方向擠壓力過大使泡沫型變形。

    振實臺,振幅一般在1.52mm,電機轉速可控制在2603000r/min,振實頻率太快,沖擊力加大會造成泡沫型變形或開裂。

    2.4負壓度的選取

    正常的吃砂量情況下,澆注初始,負壓度一般控制在20kpa-40kpa,當金屬液大量進入鑄型內腔時,這時型腔內壓力加大,泡沫型燃燒氣化逸出氣體量加大,金屬在型腔內遇冷要凝固,收縮力(內應力)出現。這時負壓度要適當加大到50kpa-70kpa。負壓度的大小及時間控制要根據鑄件大小重量而定。

    負壓度太高,吃砂量過小,會造成鑄件嚴重粘砂,鑄件變形,嚴重時會損壞砂箱。負壓度太低,型腔內部分地方型砂強度過低,局部地區還可能出現負壓,盲點,會造成塌箱或鑄件變形的缺陷。

    2.5澆注系統和澆注溫度的影響

    中大件澆注系統,原則上采取“開放式”,內澆道截面大,數量多,均勻的分散開。直澆道可以設2個或2個以上,使金屬液能快速均勻平穩的進入到型腔內,對防止鑄件變形有很大作用。

    澆注系統位置的設計選擇也很重要。中大件澆注系統采用底注,側底注為主。澆注位置的設置合理與否對鑄件變形也有一定的影響。

    澆注溫度的選取。對不同大小重量,結構不同的鑄件,更要注意考慮不同的澆注溫度,這個因素對鑄件變形有較大影響。

    2.6鑄件箱內保溫和開箱時間的控制

    鑄件澆注后,箱內保溫時間控制,不論是木模,樹脂砂空腔工藝,還是實型工藝,這個問題對鑄件變形有很大影響,對負壓干砂中大件這個問題更為重要?刂坪描T件箱內保溫和出箱時間,可以防止鑄件激冷,內應力過大造成鑄件變形或開裂。

    3 小結

    負壓干砂實型(消失模)鑄造工藝,中大件變形的問題,影響因素較多,較復雜。但只要我們科學合理的制定出,影響其變形的各工序各個環節上的預防措施,規范技術和要求,定能消除鑄件變形缺陷的發生。

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