消失模铸造在大型床身铸件中的应用

时间:2019-07-28 15:09 作者:东建铸造 点击:
消失模铸造技术是一门集塑料、化工、机械、铸造为一体的综合性多学科的先进的铸件成型方法。由于采用消失模铸造技术生产出来的铸造质量好、成本低、尺寸精度高,近年来我国在消失模铸造技术方面得到了迅速发展。目前我们在多种单件机床床身等铸件上应用消失模铸造生产了1000多吨铸件,经过生产验证效果很好。
1材料的选择
1.1模样材料的选择模样材料选择聚苯乙烯泡沫塑料厚板。聚苯乙烯泡沫塑料的物理性质十分重要,密度大、强度高,制作模样的刚度好,但气化时产生的烟火大,当泡沫不能充分燃烧气化时,易产生铸件夹渣。密度低,板材强度不够,铸件模样在运输、造型时易损坏。综合考虑,我们选密度为22kg/m3的聚苯乙烯泡沫塑料。
1.2造型材料采用树脂砂造型,粒度为40~70目,树脂加入量为砂重量的1.2%,固化剂选用二甲 苯磺酸溶液,加入量为树脂的60%,树脂砂型强度>1MPa。
1.3涂料由于床身铸件的模样尺寸大,模样在刷涂涂料后靠自然干燥,因此选用的是醇基涂料。经实验确认涂料的涂挂层厚以1.5~2.5mm为宜。
2铸造工艺设计
床身模样用聚苯乙烯泡沫板分块成型后粘结而成。如HT250卧式机床床身铸件几何尺寸为8100mmx2100mmx900mm,毛重27.lt。为防止在造型时模样变形,在床身8100mm长度上放有40个支撑架。同时在床身刀架把合面做一辅助胎模,增加一个分箱面。在造下箱时先造一个辅助胎模,等取出后,再放铸件模样,这样既可减少空腔内支撑的麻烦,又可防止铸件变形。
2.1浇注系统的设计
浇注系统尺寸设计的正确与否,是能否获得合格铸件的首要问题。在消失模铸造的浇注过程中,铁液在型腔内受模样分 解产物的阻力及泡沫模样气化过程中铁液的热量损失影响其流动性,一般很难做出精确计算。为生产方便将单个内浇道截面积定为201mmx20mm。为防止粘砂,一般采取加厚涂料层的方法,加上砂型对分 解气体逸出的阻力,因此在设计浇注系统时,应尽可能地增大压力头和铁液与模样的接触面积,以增大气体逸出面积。因此浇注系统采用雨淋式和分层式浇口形式,有利于金属液在接触泡沫塑料模样后能均匀燃烧,快速气化。分层式浇注,即在床身导轨的两侧引入铁液,或能冲刷走导轨部位高温作用下泡沫塑料气化后形成的碳化物,保证导轨部位铁液过热,便于铁液中气体的排出,从而避免床身导轨出现渣孔和气孔,确保床身导轨质量。
2.2补缩冒口的选择
该件浇注位置的高度较小,上表面较大,厚大部分(导轨处)在下端,因此冒口应选择小而多、均散冒口,有利于排气和液态补缩,也避免了大面积夹渣。为保证浇注平稳,冒口的形式都采用暗冒口,各冒口之间用横浇道相连,以冒口代替雨淋水口,提高冒口的补缩能力。冒口直径选择φ100mm,高度选择150mm,冒口脖处直径为φ50mm。
2.3浇注温度的确定
泡沫模样依靠高温铁液燃烧气化掉,因而对铁液温度要求严格,一般情况浇注温度为1380~1420℃,较低温度不能小于1360℃。温度低易产生夹渣缺陷;但铁液温度也不能过高,过高会产生粘砂。床身浇注温度确定在1370°~1400℃。
3模样的制作与造型方法
3.1模样的制作
采用聚苯乙烯泡沫塑料材料,根据生产要求外购各种规格板料,并用带锯、平刨、铣床、电阻丝切割机等设备将泡沫塑料板加工成所要求的板块,再用胶粘结组合成设计零件图纸要求的床身几何形状的模样。检查合格后,用胶带纸粘贴覆盖有缺陷的部位,完成铸件模样的制作。
3.2造型方法
将制作好的模样在需要设置支撑芯顶的地方放好顶子,修好后刷两次以上醇基涂料,涂层厚为1.5~2.5mm,自然干燥。床身工艺采用辅助胎型,造型时先将辅助胎型放在造型平台上放好砂箱。待砂型椿实后,将模样放在辅助胎型上。在砂箱的通气孔中安插φ12mm铁棒制作通气道,数量适当,间距可控制在200mmx200mm。放置好分型浇道、内浇道,摆放好雨淋内浇道、分直浇道、直浇道和补缩冒口。紧固上中下箱,做好浇口杯,完成造型工作。
结语
1)采用聚苯乙烯板制作消失模模样要比传统铸造工艺制造木质模样成本低很多,同时制作周期短。
2)简化了造型过程中的制芯、合箱过程,缩短了造型时间,同时也避免了组芯过程中的尺寸偏差。
3)消失模铸造不存在与分型和起模有关的铸件结构工艺性的问题,从而减少了在设计时所受到的限制。消失模铸造对铸件结构的适应性非常强。
4)采用消失模铸造技术生产机床中大型铸件可行,尤其是对于单件或小批量机床床身铸件采用此方法生产会获得可观的经济效益。
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