消失模铸造工艺.doc
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采取用自硬砂预充填浸过涂料并烘干后的EPS产品泡沫模型之难于振实局部结构与单一干砂分层充填并负压紧实相结合的造型方法,辅之以顶浇顶补顺序凝固的合金液浇注成形工艺取代砂型的底浇顶补均衡凝固,实现了ZG230—450货运列车转向架之承载鞍消失模铸件的样品制作、小批量中试和大批量生产装机应用。在此基础上,探索了每箱14只产品的成形新工艺,取得了良好的效果。与同种产品普通砂型铸件相比,每件承载鞍重量从35.KG减到现在的31.KG,单只组合浇冒口也由原来的14.KG减少到9.KG。3消失模铸造工艺生产方案3.13.1立式顶浇顶补单冒口工艺方案为了消除普通砂型铸造所带来的不利影响,我们开始探索用消失模铸造来组织生产承载鞍产品。即用可膨胀的聚苯乙烯泡沫塑料EPS来做产品泡沫模型、冒口和浇注系统,浸涂涂料并烘干后进行模型簇的组装,用单一的干砂分层振实进行造型,最后在负压的砂箱内部环境下实现一次性浇注成形,即承载鞍产品泡沫模型及其连带的浇注系统泡沫模型一次性使用,随着熔融金属液的浇注而燃烧气化。考虑到承载鞍的产品结构内部型腔上凹的结构较多(如图2和图5所示),若仍采用卧式底浇的造型方式和浇注系统(如图4所示),就容易导致承载鞍内部型腔很难填砂并紧实,从而导致铸件局部塌箱和粘砂缺陷。这主要是由于消失模铸造是实型铸造,直接用产品泡沫模型来造型,无需砂芯。这样一来,承载鞍的内腔只能靠单一干砂填充并紧实来替代砂芯。可是,我们一开始就犯了教条主义的错误,认为只有采取单一干砂填充并紧实来用EPS泡沫模型来造型,才是符合消失模铸造工艺的成形方式。即对于难于填砂紧实的部位,没有考虑可以借用传统的砂型工艺的灵活性进行必要的补充,只是从消失模填砂工艺本身的可操作性上去考虑。于是,我们采用了图6所示立式顶浇顶补单冒口工艺方案。这样做,避免了上述可能产生的铸件局部塌箱和粘砂缺陷。但是这种浇注工艺却带来了大量的气孔缺陷(如图7所示),有些气孔直接出现在铸件的表面,有些气孔则需要在机械加工后才能发现;有的气孔很集中,尺寸可达¢8mm;有的气孔呈椭圆形轮廓的长方形,尺寸可达20×8×12mm而有的则直接以气隔的形貌出现,即在铸件表面呈现凹凸不平的轮廓。铸件的成品率仅有50%左右。3.2消失模铸件缺陷特征及其防治措施针对立式顶浇顶补单冒口工艺易使铸件产生气孔、气隔缺陷的现象,而且气孔、气隔缺陷的形态各异,但分布的区域多集中的出现在承载鞍的弧形内腔表面上。从气孔表面的颜色来看,有严重的氧化倾向,据此我们推断,该气孔的类型应以反应性气孔和浸入性气孔为主体。我们一方面从消失模工艺本身去查找原因,即消失模本身是属于实型铸造工艺的范畴,金属液钢水在浇注过程中需要将承载鞍产品泡沫模型及其连带的浇注系统泡沫模型簇一并熔解、液化并燃烧气化。在此过程中,会伴随有大量的碳化气体产生。而泡沫模型簇的表面有一层涂料壳体,消失模泡沫模型簇浇注时产生的大量气体除部分地通过直浇道逸出铸型外,大量的碳化气体及其液态降解物需要通过涂料壳层排出型外和被吸附在涂料壳层上。如果由于涂料壳层厚度过大或者造型没前有烘干或者烘干后又发生了回潮,都会导致消失模模型在金属液浇注过程中产生的大量气体排出困难和自身也会产生气体,这些气源均可以浸入性气孔的方式留存在铸件表面乃至其内部组织内;另一方面从原来普通砂型铸造工艺的角度进行对比分析。原来运用普通砂型铸造工?/b>进行承载鞍铸钢件的生产时,采用的是图4和图5所示的卧式顶浇顶补双冒口浇注工艺。尽管这种传统的工艺方式铸造工艺出品率较低(50%左右),而且劳动强度大,环境污染严重,但成品率较高(90%左右),铸件的气孔气隔现象会有(5%左右),但远没有采用消失模工艺后这样严重(40%左右)。这使得我们重新思考消失模铸造工艺与气孔、气隔缺陷实质上的不同点和实质上的相似之处到底在哪些方面。怎样去有机地集成这两种工艺的长处,弥补各自在成形工艺上的不足,从而达到综合铸造效益最大化。首先,我们从消失模铸造自身的工艺特点去寻找气孔、气隔缺陷产生的原因并进行性了工艺改进。经过分析,我们认为有两个方面的原因:其一是承载鞍竖立放置后,合金液浇注时的落差增大,合金液与泡沫燃烧后产生的气体接触的行程增大,卷入气体的几率也增大了;其二是承载鞍产品结构呈马鞍状,产品泡沫模型竖立放置后,泡沫模型在高温金属液体的作用下燃烧气化后产生的气体不易顺利排出,从而导致卷气。除此而外,我们也在泡沫模型的成形密度、涂料层的浸涂方式、涂料层的厚度、涂料层的烘干工艺、钢水合金液的浇注温度和铸型造型和浇注时的负压度上进行了工艺调整。需要重点强调的是合金液钢水的浇注温度、承载鞍产品泡沫模型簇涂料层的厚度与造型浇注是铸型内的负压度的大小之间要有一个良性互动的参数相关关系。通常为了防止铸件粘砂缺陷的发生,人们往往考虑到要增加