铸造技术的方法选择

铸造技术的方法选择水玻璃铸造
铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内,经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。铸造是常用的制造方法,优点是:制造成本低,工艺灵活性大,可以获得复杂形状和大型的铸件,在机械制造中占有很大的比重,如机床占60~80%,汽车占25%拖拉机占50~60%。铸件的质量直接影响着产品的质量,因此,铸造在机械制造业中占有重要的地位。
铸造是一种古老的制造方法,在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展,铸造技术的发展也很迅速,特别是19世纪末和20世纪上半叶,出现了很多的新的铸造方法,如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等,在20世纪下半叶得到完善和实用化。由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高,铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展,例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速
铸造主要工艺过程包括:金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有合金(铜、铝、锌、铅等)等。铸造方法常用的是砂型铸造,其次是特种铸造方法,如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图:
VRH: VRH(Vacuum Replace Hardening)即真空置换硬化,其工艺过程如下:将用有机或无机粘结剂砂造好的铸型,送入真空室内抽取真空,当达到一定的真空度后,充入硬化气体;硬化气体进入砂型的砂粒间并均匀扩散,经过化学反应使砂型得到硬化。该工艺被列为国家科技成果重点推广项目。
根据我国铸造行业的实际情况,我所于90年设计生产了第一台真空室容积为1.4立方米VRH 设备,目前我所制造的VRH设备已经被多家企业采用,其中最大容积达10立方米,产品已经形成“钟罩式”和“隧道式”两种系列。我所竭诚欢迎全国各地客户来京考察指导。
VRH真空吹气置换硬化设备工艺特点
1.水玻璃加入量小于4%,比普通工艺节约50%;
2.大大减少了二氧化碳气的用量,比普通工艺节约80%;
3.改善了水玻璃砂的溃散性,消除了水爆、水浴清砂对铸件的不利影响;
4.可以实现干法清砂,铸件容易清理,提高型砂的回收利用率;
5.克服了砂温较低铸型难硬化的问题;
6.PLC自动控制,可根据用户需要任意改变工艺参数;
7.改善了铸件表面质量,提供生产效率4~6倍。
铸造方法选择的原则:
1.优先采用砂型铸造
据统计,我国或是国际上,在全部铸件产量中,60~70%的铸件是用砂型生产的,
而且其中70%左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简
单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。
一般来讲,对于中、大型铸件,铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产,可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件,但成本较高。
当然,砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差,所以当铸件的这些性能要求更高时,应该采用其它铸造方法,例如熔模(失腊)铸造、压铸、低压铸造等等。
2.铸造方法应和生产批量相适应
例如砂型铸造,大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式
的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高,工人劳动强度大,噪声大,不适应大量生产的要求,应逐步加以改造。对于小型铸件,可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高,占地面积也少;对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线,以适应快速、高精度造型生产线的要求,造芯方法可选用:冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。
单件小批生产的重型铸件,手工造型仍是重要的方法,手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活,不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等;对于单件生产的重型铸件,采用地坑造型法成本低,投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜,虽然模具、砂箱等开始投资高,但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。
低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。
3.造型方法应适合工厂条件
例如同样是生产大型机床床身等铸件,一般采用组芯造型法,不制作模样和砂箱,
在地坑中组芯;而另外的工厂则采用砂箱造型法,制作模样。不同的企业生产条件(包括设备、场地、员工素质等)、生产习惯、所积累的经验各不一样,应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合(或不能)做什么产品。
4.要兼顾铸件的精度要求和成本
各种铸造方法所获得的铸件精度不同,初投资和生产率也不一致,最终的经济效益
也有差异。因此,要做到多、快、好、省,就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算,以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。
铸造方法的特点和适用范围见下表:
金属型铸造
1 概述
金属型铸造又称硬模铸造,它是将液体金属浇入金属铸型,以获得铸件的一种铸造方法。铸型是用金属制成,可以反复使用多次(几百次到几千次)。
金属到铸造与砂型铸造比较:在技术上与经济上有许多优点。
(1)金属型生产的铸件,其机械性能比砂型铸件高。同样合金,其抗拉强度平均可提高约25%,屈服强度平均提高约20%,其抗蚀性能和硬度亦显著提高;
(2)铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高,而且质量和尺寸稳定;
(3)铸件的工艺收得率高,液体金属耗量减少,一般可节约15~30%;
(4)不用砂或者少用砂,一般可节约造型材料80~100%;
此外,金属型铸造的生产效率高;使铸件产生缺陷的原因减少;工序简单,易实现机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优点,但也有不足之处。如:
1) 金属型制造成本高;
2) 金属型不透气,而且无退让性,易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白口等缺陷;
3) 金属型铸造时,铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度,铸件在铸型中停留的时间,以及所用的涂料等,对铸件的质量的影响甚为敏感,需要严格控制。
金属型铸造目前所能生产的铸件,在重量和形状方面还有一定的限制,如对黑金属只能是形状简单的铸件;铸件的重量不可太大;壁厚也有限制,较小的铸件壁厚无法铸出。因此,在决定采用金属型铸造时,必须综合考虑下列各因素:铸件形状和重量大小必须合适;要有足够的批量;完成生产任务的期限许可。
2 金属型铸件形成过程的特点
金属型和砂型,在性能上有显著的区别,如砂型有透气性,而金属型则没有;砂型的导热性差,金属型的导热性很好,砂型有退让性,而金属型没有等。金属型的这些特点决定了它在铸件形成过程中有自己的规律。
型腔内气体状态变化对铸件成型的影响:金属在充填时,型腔内的气体必须迅速排出,但金属又无透气性,只要对工艺稍加疏忽,就会给铸件的质量带来不良影响。
铸件凝固过程中热交换的特点:金属液一旦进入型腔,就把热量传给金属型壁。液体金属通过型壁散
失热量,进行凝固并产生收缩,而型壁在获得热量,升高温度的同时产生膨胀,结果在铸件与型壁之间形成了“间隙”。在“铸件一间隙一金属型”系统未到达同一温度之前,可以把铸件视为在“间隙”中冷却,而金属型壁则通过“间隙”被加热。
金属型阻碍收缩对铸件的影响:金属型或金属型芯,在铸件凝固过磋甲无退让性,阻碍铸件收缩,这是它的又一特点。
3 金属型铸造工艺
1 金属型的预热

本文发布于:2024-09-20 21:23:45,感谢您对本站的认可!

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