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负压干砂实型消失模中大型铸件变形缺陷机理及对策-韩素喜

 负压干砂实型(消失模)中大型铸件变形缺陷机理及对策

韩素喜,肖占德

(泊头市青峰机械有限公司,河北泊头062150

摘要:负压干砂实型(消失模)中大型铸件生产过程中易发生变形的铸造缺陷。分析其造成的机理。金属液进入铸型,由液态变成固态而产生的凝固收缩力(内应力)和铸型中,型砂强度形成的阻力矛盾叠加而成。已知金属收缩率已定,解决中大型铸件的变形缺陷,重点应从铸造工艺诸多影响因素中寻找解决措施。

关键词:负压干砂实型(消失模)铸件;变形;技术措施

大约六、七年之前,河北省泊头市青峰机械有限公司还是个产能低,工艺落后的中小型铸造专业厂家。进入二十一世纪,我国经济快速发展,带动了铸造市场的飞跃。为了适应市场快速发展的需求和企业的生存发展,企业就必须要改进,要发展,要迎头赶上。在经过认真的调研分析,企业的决策者看准了负压干砂实型(消失模)铸造工艺。它工艺先进,投资少,上马快,产品质量高,效率高,成本低等很多特点,是别的铸造工艺不可比拟的。它适应能力强,不论批量生产,还是单件小批量都能适应这种工艺,更能做到节能降耗,清洁环保的生产过程。

当时国内已有十几条中小件消失模工艺生产线,中大件生产厂家仅有12个,能生产单重12t的汽车模具件,而且还是试验阶段。

企业技术改造的方向已定决心已下,没有可循的成熟经验,要靠自己的努力,不断的试验,吸取失败的教训,总结经验。在开始生产的的第一年内经历了一段艰辛曲折的过程,靠全厂职工的努力和一些专家的指导,产品质量逐年提升。产能在增加,品种不断扩大。2011年产量达3t,废品率控制在1%内,生产品种不断扩大,有汽车模具件,机床件,电机电器,矿山设备和建筑机械等,种类有普通灰铁,球墨铁,铸钢,空冷钢等十几个产品。201111月份,采用负压干砂实型(消失模)工艺,成功铸造生产了一件单重20t,大型汽车模具件,创造了中国和世界之最。

回忆起几年前的生产情况仍历历在目。由于没有经验,也出现过塌箱,冷隔,浇不足,粘砂,表面大面积积灰,积碳,皱纹,气孔,缩松,缩孔等铸件缺陷和废品。这些废品形成原因和因素以及解决措施,查找起来比较直观,简单,解决措施较容易。而中大型铸件变形问题的原因和影响因素就比较复杂了,铸件变形表现,铸件尺寸严重超差,壁厚和图纸相差太大,圆柱圆孔不圆整,缺边少角,一些较长较大的铸件易产生扭曲,弯曲和挠性变形等。缺陷查找就不是太直观,解决措施较复杂。

1 中大型负压干砂实型(消失模)铸件变形产生的机理

内因:高温金属液体进入型腔内,冷却过程由液态变固态,凝固过程会产生体收缩和线收缩,并产生相应的内应力,金属收缩的应力和铸型中型砂强度阻力之间的矛盾叠加,就会产生铸件变形,甚至开裂,这是产生变形的内因。

外因:铸造工艺加砂,振动,负压度大小,浇注系统及铸件开箱时间等这些工序,技术工艺处理不当,是造成铸件变形的重要因素。

2 中大型铸件变形的影响因素和对策

2.1泡沫模型检验

泡沫型进厂投产前,要做全方位检测,为防变形缺陷的发生,可在泡沫型上,采取一些措施。

和图纸对照检测泡沫型的几何尺寸,特别注意工艺参数选取,收缩率,加工余量是否合理。

中大型铸件泡沫型多为机加工和人工粘合而成,应注意结构是否牢固,有否变形部位发现问题应即时解决。

发现泡沫型结构上,易发生铸件变形的部位,应提前采取措施解决。如铸件厚壁和薄壁结合部位应加大过渡圆角,如果厚薄差别大,面积大,可加临时加强筋。在可能产生挠曲变形部,泡沫型可作出反挠度来抵消变形。铸型上,有一些深孔和“死角”(即填砂和负压不易达到的部位),可在刷涂料烘干后,可以填上混好的树脂砂。

 解决了泡沫型的问题,为防止中大型铸件变形发生,清除了一个大隐患。

2.2涂料的选用

中大件实型(消失模)工艺在涂料使用和选用上应注意两点:

刷涂料烘干后,涂料能够较大力度的增强常温下的泡沫型强度和刚性,注意泡沫型烘干时应放平放好,不能在烘干过程产生变形。

刷涂烘干后,在造型加砂,振动,翻箱和往复搬运的过程中,涂料和泡沫型都要受到外力的冲击。要做到不能开裂,泡沫型不变形。

涂料有较高的常温强度对防止铸件变形和粘砂起到一定作用。

2.3造型加砂,振实

造型加砂不论采用雨淋式或直给式,还是人工加砂,一定注意加砂要均匀,每次加砂高度150200m即可。有的地方人工辅助充填时,应注意加砂高度要均匀,不能相差太大,否则振实力会造成单方向挤压力过大使泡沫型变形。

振实台,振幅一般在1.52mm,电机转速可控制在2603000r/min,振实频率太快,冲击力加大会造成泡沫型变形或开裂。

2.4负压度的选取

正常的吃砂量情况下,浇注初始,负压度一般控制在20kpa-40kpa,当金属液大量进入铸型内腔时,这时型腔内压力加大,泡沫型燃烧气化逸出气体量加大,金属在型腔内遇冷要凝固,收缩力(内应力)出现。这时负压度要适当加大到50kpa-70kpa。负压度的大小及时间控制要根据铸件大小重量而定。

负压度太高,吃砂量过小,会造成铸件严重粘砂,铸件变形,严重时会损坏砂箱。负压度太低,型腔内部分地方型砂强度过低,局部地区还可能出现负压,盲点,会造成塌箱或铸件变形的缺陷。

2.5浇注系统和浇注温度的影响

中大件浇注系统,原则上采取“开放式”,内浇道截面大,数量多,均匀的分散开。直浇道可以设2个或2个以上,使金属液能快速均匀平稳的进入到型腔内,对防止铸件变形有很大作用。

浇注系统位置的设计选择也很重要。中大件浇注系统采用底注,侧底注为主。浇注位置的设置合理与否对铸件变形也有一定的影响。

浇注温度的选取。对不同大小重量,结构不同的铸件,更要注意考虑不同的浇注温度,这个因素对铸件变形有较大影响。

2.6铸件箱内保温和开箱时间的控制

铸件浇注后,箱内保温时间控制,不论是木模,树脂砂空腔工艺,还是实型工艺,这个问题对铸件变形有很大影响,对负压干砂中大件这个问题更为重要。控制好铸件箱内保温和出箱时间,可以防止铸件激冷,内应力过大造成铸件变形或开裂。

3 小结

负压干砂实型(消失模)铸造工艺,中大件变形的问题,影响因素较多,较复杂。但只要我们科学合理的制定出,影响其变形的各工序各个环节上的预防措施,规范技术和要求,定能消除铸件变形缺陷的发生。

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