冲压机床机座的消失模铸造.pdf

2 0 1 1 年第 1 期 2 0 1 1 年 2月 铸造设备与工艺 F O U N D R Y E Q U I P ME N T A N D T E C H N O L O G Y F e b ． 2 0 1 l №1 消失模与 V法铸造 冲压机床机座的消失模铸造 高成勋 ， 李宇超 郑州市宇超机械制造有限公司， 河南 郑州4 5 0 0 0 0 摘要 简单介绍 了利 用消失模铸造 工艺生产冲压机床机座铸件 的生产过程 ， 对冲压机床机座铸件 ， 从浇注 位置的选择及 浇注工艺的设计 ， 模样组合 ， 涂料涂挂 ， 装箱浇注和过程控制等方面进行了深入探 索和 实践 。 关键词 消失模铸造 ； 大型冲压机床机座 ； 模铸工艺； 过程控制 中图分类号 T G 2 4 9 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 6 6 9 4 2 0 1 1 0 1 0 0 3 6 0 3 消失模铸造经过近半个世纪的发展 ． 消失模铸 造技术的工艺逐步步人成熟 阶段 。 近十几年的广泛 推广和发展 ， 其生产的产品由简单的铸件发展到可 以生产形状非常复杂的 ．材质种类越来越多的铸 件。 2 0 1 0 年郑州市宇超机械制造有限公 司在市场 竞争激烈 ， 原辅材料价格上涨 ， 对 冲压机床机座铸 件生产寻找一个较砂型铸造工艺成本更低的工艺 来提高冲压机床机座的利润空间， 显得极其重要。 冲压机床机座铸件生产采用消失模 铸造工艺 替代砂型铸造工艺有许多优点。 1 消失模铸造可以实现大批量生产和单件生 产的要求 2 消失模铸造 比砂型铸造的成本更低 ， 提高了 铸件产品的附加值 图 1 冲压机床机座铸件结构图 3 ． 2 t ． 4 ． 5 t ． 5 t o 铸件的表面粗糙和光洁度要好 ， 其尺 寸公差等级 1 0 一 l 2级， 铸件质量公差 9 ～ 1 1 级。 1 ． 2工艺难点 该铸件虽然结构简单 ，但是壁厚 比较厚大， 表 面质量要求高 ， 并需要加工部位不能有缺陷并且铸 件需要做 冲击试验 ． 同时该铸件壁厚差大 。 铸件壁 厚差有的地方超过 1 0 0 mm。 m ． 、 2 ， 无 论 外 2泡 沫 质 量 的 控 制 观 ，质量还是内在质量都能达到使用要求； 一 一一 ” 4 冲压机床机座市场很大 ， 需求量大 ， 有很大 的生存空间。 总之 ， 消失模铸造生产的冲压机床机座件是冲 压机床铸件发展的一种方向。 1 铸件的特点和难点 1 ． 1 冲压机床机座铸件结构 冲压机床机座铸件结构如图 i ， 其规格有 3 5 t 、 5 0 t 、 6 3 t 、 8 0 t 、 1 0 0 t 、 1 2 5 t 等冲压机床铸件材质为 H T 1 5 0 或 H T 2 0 0 ， 铸件质量分别是 1 ． 1 t 、 1 ．6 t 、 2 ．4 t 、 收稿 日期 2 0 1 1 - O l 一 1 9 作者简介 高成 J 1 9 6 8 一 ， 男， 工 程师， 四川省成都 市人 ， 主要从事熔 模铸造 、 金属型重力铸 造 、 树脂砂铸造 、 壳型铸造 、 铁型覆 砂铸造 、 消失模铸造 、 v法铸造的工艺设计和技术服务以 及生产线设备的制造安装调试。 3 6 2 ． 1 泡沫原材 料选择 模样材料和密度直接影响最终铸件的质量。珠 粒材料的选择和发泡板材质量的控制是保证模样 质量的关键 ， 模样含碳量越高 ， 密度越大， 分解后的 碳化物越多 ， 容易产生冷隔、 夹渣、 气孔等缺陷。在 试验中 ，模样原材料选用适当粒度的 E P S泡沫板 材 ， 发泡密度控制在 2 0 g ， L ～ 2 2 g ／ L 。 2 ． 2 泡沫板材 成型控制 成形工艺是获得优质模样的关键环节。泡沫板 材成型过程中， 要求泡沫厂家特制生产的板材。要 求不能出现夹生和过烧 。要求成型出来的板材表面 珠粒均匀和表面光洁。严格控制泡沫板材质量。 3 模样和浇冒口组合及尺寸控制 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 1 期 压 铸造设备 与工 艺 浇注系统设计是 否合理也是 消失模工 艺铸 造 冲压机床机座铸件的关键 因素。冲压机床机座浇注 系统设计有底注、阶梯注及侧注等多种浇注方式 ， 应根据铸件结构特点进行合理的选择和设计 。冲压 机床机座浇注系统 的截面积较其他铸造工艺 的浇 注系统截面积大。且内浇道一般设在铸件壁厚处的 位置 ． 以保证加压时的补缩效果 。 根据消失模铸造的特点 ， 浇注金属液容易产生 紊乱 ． 冲压机床机座尺寸大且金属液在充型最远部 位往往易出现浇不足或冷隔。为保证铸件不 出现缺 陷 ． 应适当提高浇注温度 ， 加大浇 口截面积 以及金 属压头高度。根据冲压机床机座的结构特点 ， 为避 免壁厚处出现疏松缺陷，浇注系统采用底注式 ， 内 浇道设在两个立板 内侧面壁 厚较厚的地方位置 ． 截面尺寸为 1 6 0 m mx 2 0 mm 两道 ． 横浇道及辅助浇道截面尺寸为 1 0 0 m mx l 5 m m， 直浇道截面尺寸为 7 0 m m， 其模样如图 2所示 。 图 2 模样示意图 4涂料质 量控 制 4 ． 1 涂料性能要求 涂料一般 由耐火骨料 、 黏结剂 、 悬浮剂 和附加 物等组成。选用不 同配方和组分 以及各种组成物的 比例对涂料性 能影响很大 ． 涂料的性能直接关系到 铸件的质量。一方面 ， 涂层具有一定 的强度和耐火 度 ， 加压时涂料层将高温不锈钢液与干砂有效地隔 离 ， 从而防止金属液渗入 干砂 中形成粘砂 。另一方 面 ， 涂层具有 良好 的透气性 。 以便加压时泡沫模样 汽化的残余气体能有效的顺利 的排 出 ． 避免渗入高 温的铁液而产生气孔 、 疏松等铸造缺陷。当然 ， 涂料 的透气性并不是越高越好 ， 过高会造成加压后铸件 表 面产 生 凸起 点 ． 严 重 时会 造成 铁 液逸 出渗入 干砂 中， 使铸件无法清理 ， 导致铸件报废。 涂料层 的透气性与涂料 组分和涂层的厚度有 关。控制涂层的厚度关键是控制涂料的黏稠度和涂 挂次数。所以应选择无机和有机黏结剂的种类及加 入量 ， 配制有较高强度和较高涂覆性能 的涂料。首 先至少高速搅拌 1 2 0 ra i n ， 后低速搅拌。为了得到均 匀的涂层 ， 保证涂层不滴不流 ， 应在 2 4 h内不间断 搅拌使用。 4 ． 2 涂 料 烘干 工 艺 消失模烘房应该具备 良好 的通风 、 加热系统 和 保湿功能， 能满足模样和涂料层的彻底烘干。 烘房的 温度控制在 4 5 c c ～ 5 0 c 间，烘干时间与泡沫模样 的 主要壁厚有关 ． 薄壁泡沫模样烘干时间大于 2 4 h ， 厚 壁泡沫模样要达到 4 8 h ～ 9 6 h方能完全烘干 。如果 模样不干透 ， 在浇注时易造成发气量增大而使浇注 反喷 ， 使铸件产生气孔 、 冷隔等缺陷而报废 。 模样在烘干过程 中， 除温度控制外 ， 还应注意 控制湿度 ， 在烘房设置通风设备 ， 控制湿度不大于 3 0 ％。 烘干过程模样需要合理的放置和支撑 ， 防止模 样变形 。干燥后的模样在造型前应放置在湿度小的 地方 ， 以防吸潮。 5 浇 注区工 艺控 制 5 ． 1 振 动 造 型 造型是浇注前的重要工艺环节 。消失模铸造用 砂选用 的是无粘结剂的干砂 。具有 良好 的流动性 、 透气性和耐火性 。容易流入铸件模样 的内部型腔 ， 使浇注产生的残余物顺利溢出， 同时还能够抵抗金 属液渗入并为泡沫模样提供支撑。生产 中选用 4 0 7 0目的海砂 ， 粒形 以圆形为主。在砂箱 中安放模样 时 。应保证模样离砂箱底 部及 四周最小 吃砂量在 2 5 0 m m以上。 加砂造型采用边加砂并振动， 直至加满 到浇口杯的位置 ， 振动电机的频率调至 3 0 H z ～ 5 0 H z 。 5 ． 2负压 浇注 冲压机床机 座铸件采用 中频 电炉熔化铁液其 质量优 于冲天炉熔化铁液 其温度和成分容易控 制 ； 消失模铸造 。 在浇注前 ， 通过抽负压可使干砂形成一定 的强 度 ， 生产 中砂箱 内真空度调到 0 ． 6 0 MP a ～ 0 ． 6 5 MP a 。 浇注时浇包应尽量靠近浇 口杯 ．以相距 1 0 0 mm为 宜 ， 充型应平稳而不断流。液流不能直接冲刷浇口 杯根部 ，需要经过缓 冲堤而平稳地进入到直浇道 。 在浇注过程中 ． 浇 口杯应保持充满状态并防止液体 扰动 ， 浇注速度应稍慢并保持 匀速 ， 防止急流产生 紊流。 5 ． 3保 压 工艺 浇注完毕后 ． 将砂箱在规定的时间内保持一定 的负压 ， 即保压 。保压时间要考虑铁液 中气体在负 3 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m F e b ． 2 0 1 1 N o l 铸 造 设 备 与 工 艺 2 0 1 1 年第 1 期 压状态下逸出的时间。如果过早卸压 ， 铁液未彻底 凝 固情况下即卸压， 会有铁液中剩余气体残留在铸 件 中， 所以等铁液凝 固后即可卸压 。此外 ， 保压时间 主要取决于铸件的厚度 ， 在保证成型和结晶凝 固的 条件下， 保压时间以短为好 。但是保压时间过短 ， 则 铸件 内部容易产生缩孔和缩松 ， 如果时间过长增加 了变形抗力 ， 容易出现开裂 ； 导致铸件报废 ， 一般控 制在 1 O m i n ～ 1 5 mi n 。 6 铸件 质量检 测 冲压机床机座铸件需要在铸件本体上取试样 进行理化分析 ， 特别是冲击强度分析 ； 其表面质量 ， 尺寸精度 ， 位置公差 ， 表面粗糙度等都符合铸件的 技术要求。图 3 为冲压机床机座铸件毛坯。 图 3 冲压机床机座铸件毛坯 7 总结 1 通过采用消失模铸造工艺生产冲压机床机 座铸件可以获得 比砂型铸造 工艺生产冲压机床机 座铸件更经济实惠的铸件 2 采用消失模铸造工艺生产 冲压机床机座铸 件提高 了劳动生产效率 ， 降低 了生产成本 ， 更加具 备市场竞争能力 3 根据冲压机床机座铸件 的铸造特点 ． 严格结 合消失模铸造的特性 ． 充分分析生产过程可能发生 的各个缺陷， 在试验过程 中逐一解决 。 经过一个多 月试生产 ， 产 品质量有 了很大的提高和改进 对 消 失模铸造工艺生产大型铸件又有 了新 的认识和见 解 参考文献 [ 1 ] 黄乃瑜， 叶升平 ， 樊自由． 消失模铸造原理及质量控制[ M] ． 武 汉 华巾科技大学出版 ， 2 0 0 4 ． [ 2 ] 崔春芳 ， 邓宏运 ， 赵 琦 ． 消失模铸造技术及 应用实例 [ M]． 北 京 机械工业出版社 ． 2 0 0 7 ． 上接第 2 5页 的初生 O t A 1 晶粒。 4结论 从实验结果和分析可见 ． 超声波导入时熔体的 温度、 超声波搅拌时间和超声波输出功率这三个因 素的变化都会对合金组织形态产生重要影响。 1 在 A I 一 5 ％C u合金熔体处于 6 1 0℃～ 6 6 0℃之 间导人超声波搅拌时 ，随着熔体开始温度 的升高 ， 合金凝固组织 中初生相逐渐趋于细小 的球状颗粒 ． 其圆整度得以提高。 2 在 A I 一 5 ％C u 合金熔体温度为 6 6 0℃时 ， 导入 超声波搅拌 ， 随着搅拌时间的增加 ， 合金初生相形 貌 由枝晶状逐渐演变为细小的球状颗粒 ， 搅拌时间 延长到 6 0 S 后 ， 初生相形貌不再发生显著变化。 3 在不同超声波输出功率下对 A 1 5 ％C u合金 熔体进行搅拌时 ，随着超声波输出功率的增大。 合 金初 生 相形 貌 由粗大 的枝 晶状 逐 渐 转 变 为细 小 的 3 8 球状晶粒。 参考文献 [ 1 ] F l e mi n g s M C ．B e h a v i o r o f Me t a l A l l o y i n t h e S e m i s o l i d S t a t e [ J ] ． Me t a 1 ．T r a n s ． ， 1 9 9 1 ， 2 2 A 5 9 5 7 - 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