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消失模鑄造在大型床身鑄件中的應用

時間:2019-07-28 15:09 作者:東建鑄造 點擊: 次
消失模鑄造技術是一門集塑料、化工、機械、鑄造為一體的綜合性多學科的先進的鑄件成型方法。由于采用消失模鑄造技術生產出來的鑄造質量好、成本低、尺寸精度高,近年來我國在消失模鑄造技術方面得到了迅速發展。目前我們在多種單件機床床身等鑄件上應用消失模鑄造生產了1000多噸鑄件,經過生產驗證效果很好。
1材料的選擇
1.1模樣材料的選擇模樣材料選擇聚苯乙烯泡沫塑料厚板。聚苯乙烯泡沫塑料的物理性質十分重要,密度大、強度高,制作模樣的剛度好,但氣化時產生的煙火大,當泡沫不能充分燃燒氣化時,易產生鑄件夾渣。密度低,板材強度不夠,鑄件模樣在運輸、造型時易損壞。綜合考慮,我們選密度為22kg/m3的聚苯乙烯泡沫塑料。
1.2造型材料采用樹脂砂造型,粒度為40~70目,樹脂加入量為砂重量的1.2%,固化劑選用二甲 苯磺酸溶液,加入量為樹脂的60%,樹脂砂型強度>1MPa。
1.3涂料由于床身鑄件的模樣尺寸大,模樣在刷涂涂料后靠自然干燥,因此選用的是醇基涂料。經實驗確認涂料的涂掛層厚以1.5~2.5mm為宜。
2鑄造工藝設計
床身模樣用聚苯乙烯泡沫板分塊成型后粘結而成。如HT250臥式機床床身鑄件幾何尺寸為8100mmx2100mmx900mm,毛重27.lt。為防止在造型時模樣變形,在床身8100mm長度上放有40個支撐架。同時在床身刀架把合面做一輔助胎模,增加一個分箱面。在造下箱時先造一個輔助胎模,等取出后,再放鑄件模樣,這樣既可減少空腔內支撐的麻煩,又可防止鑄件變形。
2.1澆注系統的設計
澆注系統尺寸設計的正確與否,是能否獲得合格鑄件的首要問題。在消失模鑄造的澆注過程中,鐵液在型腔內受模樣分 解產物的阻力及泡沫模樣氣化過程中鐵液的熱量損失影響其流動性,一般很難做出精確計算。為生產方便將單個內澆道截面積定為201mmx20mm。為防止粘砂,一般采取加厚涂料層的方法,加上砂型對分 解氣體逸出的阻力,因此在設計澆注系統時,應盡可能地增大壓力頭和鐵液與模樣的接觸面積,以增大氣體逸出面積。因此澆注系統采用雨淋式和分層式澆口形式,有利于金屬液在接觸泡沫塑料模樣后能均勻燃燒,快速氣化。分層式澆注,即在床身導軌的兩側引入鐵液,或能沖刷走導軌部位高溫作用下泡沫塑料氣化后形成的碳化物,保證導軌部位鐵液過熱,便于鐵液中氣體的排出,從而避免床身導軌出現渣孔和氣孔,確保床身導軌質量。
2.2補縮冒口的選擇
該件澆注位置的高度較小,上表面較大,厚大部分(導軌處)在下端,因此冒口應選擇小而多、均散冒口,有利于排氣和液態補縮,也避免了大面積夾渣。為保證澆注平穩,冒口的形式都采用暗冒口,各冒口之間用橫澆道相連,以冒口代替雨淋水口,提高冒口的補縮能力。冒口直徑選擇φ100mm,高度選擇150mm,冒口脖處直徑為φ50mm。
2.3澆注溫度的確定
泡沫模樣依靠高溫鐵液燃燒氣化掉,因而對鐵液溫度要求嚴格,一般情況澆注溫度為1380~1420℃,較低溫度不能小于1360℃。溫度低易產生夾渣缺陷;但鐵液溫度也不能過高,過高會產生粘砂。床身澆注溫度確定在1370°~1400℃。
3模樣的制作與造型方法
3.1模樣的制作
采用聚苯乙烯泡沫塑料材料,根據生產要求外購各種規格板料,并用帶鋸、平刨、銑床、電阻絲切割機等設備將泡沫塑料板加工成所要求的板塊,再用膠粘結組合成設計零件圖紙要求的床身幾何形狀的模樣。檢查合格后,用膠帶紙粘貼覆蓋有缺陷的部位,完成鑄件模樣的制作。
3.2造型方法
將制作好的模樣在需要設置支撐芯頂的地方放好頂子,修好后刷兩次以上醇基涂料,涂層厚為1.5~2.5mm,自然干燥。床身工藝采用輔助胎型,造型時先將輔助胎型放在造型平臺上放好砂箱。待砂型椿實后,將模樣放在輔助胎型上。在砂箱的通氣孔中安插φ12mm鐵棒制作通氣道,數量適當,間距可控制在200mmx200mm。放置好分型澆道、內澆道,擺放好雨淋內澆道、分直澆道、直澆道和補縮冒口。緊固上中下箱,做好澆口杯,完成造型工作。
結語
1)采用聚苯乙烯板制作消失模模樣要比傳統鑄造工藝制造木質模樣成本低很多,同時制作周期短。
2)簡化了造型過程中的制芯、合箱過程,縮短了造型時間,同時也避免了組芯過程中的尺寸偏差。
3)消失模鑄造不存在與分型和起模有關的鑄件結構工藝性的問題,從而減少了在設計時所受到的限制。消失模鑄造對鑄件結構的適應性非常強。
4)采用消失模鑄造技術生產機床中大型鑄件可行,尤其是對于單件或小批量機床床身鑄件采用此方法生產會獲得可觀的經濟效益。
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