1. 铸造
铸造还可按金属液的浇注工艺分为重力铸造和压力铸造。
重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺,也称浇铸。广义 的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造,泥模铸造等;窄义的重力铸造专指金属型浇铸。压力铸造是指金属液在其他外力(不含重力)作用下注入铸型的工艺。广义的压力铸造包括压铸机的压力铸造和真空铸造、低压铸造、离心铸造等;窄义的压力铸造专指压铸机的金属型压力铸造,简称压铸。这几种铸造工艺是目前有色金属铸造中最常用的、也是相对价格最低的。 2. 砂型铸造
砂型铸造是一种以砂作为主要造型材料,制作铸型的传统铸造工艺。 砂型一般采用重力铸造,有特殊要求时也可采用低压铸造、离心铸造等工艺。砂型铸造的适应性很广,小件、大件,简单件、复杂件,单件、大批量都可采用。砂型铸造用的模具,以前多用木材制作,通称木模。旭东精密铸件厂为改变木模易变形、易损坏等弊病,除单件生产的砂型铸件外,全部改为尺寸精度较高,并且使用寿命较长的铝合金模具或树脂模具。虽然价格有所提高,但仍比金属型铸造用的模具便宜得多,在小批量及大件生产中,价格优势尤为突出。此外,砂型比金属型耐火度更高,因而如铜合金和黑色金属等熔点较高的材料也多采用这种工艺。但是,砂型铸造也有一些不足之处:因为每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。不过,旭东精密铸件厂集多年的技术积累,已大大改善了砂型铸件的表面状况,其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。 3. 金属型铸造
是用耐热合金钢制作铸造用中空铸型模具的现代工艺。
金属型既可采用重力铸造,也可采用压力铸造。金属型的铸型模具能反复多次使用,每浇注一次金属液,就获得一次铸件,寿命很长,生产效率很高。金属型的铸件不但尺寸精度好,表面光洁,而且在浇注相同金属液的情况下,其铸件强度要比砂型的更高,更不容易损坏。因此,在大批量生产有色金属的
中、小铸件时,只要铸件材料的熔点不过高,一般都优先选用金属型铸造。但是,金属型铸造也有一些不足之处:因为耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵,所以金属型的模具费用不菲,不过总体和压铸模具费用比起来则便宜多了。对小批量生产而言,分摊到每件产品上的模具费用明显过高,一般不易接受。又因为金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、铸造设备能力的限制,所以对特别大的铸件也显得无能为力。因而在小批量及大件生产中,很少使用金属型铸造。此外,金属型模具虽然采用了耐热合金钢,但耐热能力仍有限,一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的铸造,在铜合金铸造中已较少应用,而用于黑色金属铸造就更少了。旭东精密铸件厂的金属型模具全部是自行设计、自行制造,因而能更及时地为客户提供价廉、适用的优质模具。 4. 压铸
压铸是在压铸机上进行的金属型压力铸造,是目前生产效率最高的铸造工艺。
压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。热室压铸机自动化程度高,材料损耗少,生产效率比冷室压铸机更高,但受机件耐热能力的制约,目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件生产。当今广泛使用的铝合金压铸件,由于熔点较高,只能在冷室压铸机上生产。压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔,并在高压下成形、凝固,压铸件的不足之处是:因为金属液在高压、高速下充填型腔的过程中,不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部,形成皮下气孔,所以铝合金压铸件不宜热处理,锌合金压铸件不宜表面喷塑(但可喷漆)。否则,铸件内部气孔在作上述处理加热时,将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。此外,压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些,一般在0.5mm左右,既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低成本,又可避免穿透表面致密层,露出皮下气孔,造成工件报废。
消失模简介
消失模铸造(又称实型铸造)是用泡沫塑料(EPS 、STMMA或EPMMA)高分子材料制作成为与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实型模具,经过浸涂耐火涂料(起强化、光洁、透气作用)并烘干后,埋在干石英砂中经三维振动造型,浇铸造型砂箱在负压状态下浇入熔化的金属液,使高分子材料模型受热气化抽出,进而被液体金属取代冷却凝固后形成的一次性成型铸造新工艺生产铸件的新型铸造方法。
对于消失模铸造有多种不同的叫法,国内主要的叫法还有“干砂实型铸造”“负压实型铸造”, 简称EPS 铸造。国外的叫法主要有:lost foam process ( USA ) 、policast process ( Italy ) 等。
与传统铸造技术相比,消失模铸造技术具有无与伦比的优势,被国内外铸造界称为“21世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。 消失模铸造有下列特点:1、铸件质量好,成本低;2、材质不限,大小皆宜;3、精度高、表面光洁、减少清理、节省机加;4、内部缺陷大大减少,铸件组织致密; 5、可实现大规模、大批量生产;6、适用于相同铸件的大批量生产铸造;7、适用于人工操作与自动化流水线生产运行控制;8、生产线的生产状态符合环保技术参数指标要求;8、可以大大改善铸造生产线的工作环境与生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗。 消失模铸造工艺简介: 1,泡塑珠粒的选用:
消失模铸造专用的泡沫珠粒有三种。 ①可发性聚苯乙烯树脂珠粒(简称EPS);
②可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒(简称STMMA); ③可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒 (简称EPMMA)。
常用可发性聚苯乙烯树脂珠粒(EPS),用于铸造有色金属、灰铁及一般钢铸。
珠粒特点:半透明珠粒,预发泡倍数40~60,粒径为0.18~0.80亳米(6种尺寸),
一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10。 2,模型制作: 有两种情况:
◎由泡塑珠粒制作:予发泡——熟化——发泡成型——冷却出模 ①予发泡
EPS珠粒在加入模具前,要先进行予发泡,以使珠粒膨胀到一定尺寸。 予发泡过程决定了模型的密度、尺寸稳定性及精度,是关键环节之一。适用于EPS珠粒予发泡的方法有三种:热水予发泡、蒸汽予发泡和真空予发泡。真空予发泡的珠粒发泡率高,珠粒干燥,应用较多。 ②熟化
经予发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中一定时间。以便使珠粒泡孔内外界压力平衡,使珠粒具有弹性和再膨胀能力,除去珠粒表面的水分。熟化时间在8~48小时。 ③发泡成型
将予发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内,加热,使珠粒再次膨胀,填满珠粒间的空隙,并使珠粒间相互融合,形成平滑表面,即模型。出模前必须进行冷却,使模型降温至软化温度以下,模型硬化定形后,才能出模。出模后还应有模型干燥及尺寸稳定的时间。设备有蒸缸及自动成形的成型机两种。
◎由泡塑板材制作:泡塑板材——电阻丝切割——粘结——模型 对简单模型,可利用电阻丝切割装置,将泡塑板材切割成所需的模型。 对复杂模型,首先用电阻丝切割装置,将模型分割成几个部分,然后进行粘,使之成为整体模型。 3,模型组合成簇:
是将自行加工好(或外购)的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起,形成模型簇,这种组合有时在涂料前进行,有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模(实型)铸造不可缺少的一道工序。
目前使用的粘结材料:橡胶乳液、树脂溶剂和热熔胶及胶带纸。 4,模型涂层:
实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料,形成铸型内壳。其涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和刚度,提高模型表面抗型砂冲刷能力,防止加砂过程中模型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形,确保铸件的尺寸精度。
外购的消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅拌,使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内,用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍,使涂层厚度为0.5 ~ 2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不同选定。涂层在40~50℃下烘干。 5,振动造型:
我们介绍常用的一种造型方法(两种方法之一)。
其工序包括如下工序:砂床制备——放置EPS模型——填砂——密封定型
①砂床制备
将带有抽气室的砂箱放在振动台上,并卡紧。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在50~100mm以上),振动紧实。
型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。黑色金属温度高,可选用较粗的砂,铝合金采用较细砂子。型砂经处理后要反复使用。 砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。 ②放置EPS模型
振实后,其上据工艺要求放置EPS模型组,并培砂固定。 ③填砂
加入干砂(几种加砂方法),同时施以振动(X、Y、Z三个方向),时间一般为30~60秒,使型砂充满模型的各个部位,且使型砂的堆积密度增加。
④密封定型
砂箱表面用塑料薄膜密封,用真空泵将砂箱内抽成一定真空,靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起,维持铸型浇注过程不崩散,称之为“负压定型。较为常用。 6,浇注置换
EPS模型一般80℃左右软化,420~480℃时分解。分解产物有气体、液体及固体三部分。热分解温度不同,三者含量不同。
实型铸造浇注时,在液体金属的热作用下,EPS模型发生热解气化, 产生大量气体,不断通过涂层型砂,向外排放,在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压,液体金属不断地占据EPS模型位置,向前推进,发生液体金属与EPS模型的置换过程。置换的最终结果是形成铸件。
浇注操作过程采用慢——快——慢。并保持连续浇注,防止浇注过程断流。浇后铸型真空维持3~5分钟后停泵。浇注温度比砂型铸造的温度高30~50℃。 7,冷却清理
冷却后,实型铸造落砂最为简单,将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可,铸件与干砂自然分离。分离出的干砂处理后重复使用。
树脂砂铸造工艺的特点
铸件精度高:树脂砂铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5μm;铸件尺寸精度可达CT7至9;加工余量最多为1.5至2mm,可大大减少机械加工的费用,和传统砂型铸造方法相比,可以减少40%至50%的机械加工间。
设计灵活:为铸件结构设计提供了充分的自由度。可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件。
无传统铸造中的砂芯 因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均。
清洁生产 型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境无害,旧砂回收率95%以上。5.降低投资和生产成本 减轻铸件毛坯的重量,机械加工余量小。
树脂砂铸造工艺与其他铸造工艺一样,有它的缺点和局限性,并非所有的铸件都适合采用消失模工艺来生产,要进行具体分析。主要根据以下一些因素来考虑是否采用这种工艺。
1.铸件的批量 批量越大,经济效益越可观。
2.铸件材质 其适用性好与差的顺序大致是:灰铸铁--非铁合金--普通碳素钢--球墨铸铁--低碳钢和合金钢;通过必要的准备以不致使工艺实验、调试周期过长。
3.铸件大小 主要考虑相应设备的使用范围(如振实台,砂箱)。
4.树脂砂铸造的结构 铸件结构越复杂就越能体现消失模铸造工艺的优越性和经济效益,对于结构上有狭窄的内腔通道和夹层的情况,采用消失模工艺前需要预先进行实验,才能投入生产。
V法造型
V法造型即V法(V -- Process),是一种真空密封造型铸造方法,又称负压造型。
(一)工艺过程
a. 将预先加热好的塑料薄膜在负压作用下,吸贴到模样,模板的整个表面上,然后在薄膜上均匀地喷上快干涂料。 b. 将带有抽气室的沙箱放上。
c. 充填不加粘结剂,水分及附加物的干沙,边加砂边微微振动,以保证干沙填满砂箱。刮平,并在砂箱顶部再覆盖料 膜,通过砂箱箱壁抽真空。 d. 翻箱、起模,由于大气压力的作用,塑料薄膜均匀地贴在砂型上,而使型砂处于紧实状态,取出模样,达到硬度为90度左右的砂型。 e. 合型,铸型的负压状态一直维持到浇注,铸件凝固完成后。 f. 负压解除后,铸型自行溃散,可方便地从铸型干砂中取出铸件。 (二)V法造型特点 1. 优点
(1)干砂造型,简化了砂处理,旧砂回收率达95%以上。
(2)在模样表面覆盖薄膜,模样不与砂型直接接触,便于起模,模样起模斜度很小或没有,提高了铸件尺寸精度,减少了对模样的磨损。
(3)在负压下浇注,金属液流动性好,可浇出2--3mm的薄壁铸件。 (4)不必采用振动落砂等设备,改善了车间环境。 2.缺点
造型操作复杂,小铸件造型生产率不高。从造型、合型、浇注直到铸件落砂,都要对铸型保持负压,这对机械化流水生产带来一定困难。另外,塑料薄膜的伸长率和成形性的限制,影响该法应用范围的扩大。 (三)应用范围
用于生产中等大小、形状简单较精密的铸件,可用于铸铁、铸钢和非铁合金,各种批量生产中。 (四)工艺装备 1.真空系统
真空泵,电动机,真空表,滤气罐,分配罐和抽气支管等组成。真空泵常用水环式真空泵,为防止粉尘进入泵内,在泵前装有一滤气罐。 2.造型系统 (1)型板及模样 (2)微振振实台 可用可调式电磁振动器。 (3)薄膜烘烤器
可使用远红外板作加热元件,效率高,也可用火焰或电阻元件加热远红外线板烘烤。
(五)V法造型工艺 (1)干砂 (2)塑料薄膜 (3)涂料
(4)浇注及出气系统 (5)浇注温度 (6)负压及保压时间 (7)铸件开箱落砂时间
连铸
转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后,需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序,主要设备包括回转台、中间包,结晶器、拉矫机等。
连铸的工艺流程:将装有精炼好钢水的钢包运至回转台,回转台转动到浇注位置后,将钢水注入中间包,中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一,它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用,将结晶器内的铸件拉出,经冷却、电磁搅拌后,切割成一定长度的板坯。连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。
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