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重庆凹道模具有限公司
专注:消失模铸造模具和EPS、EPP等泡沫包装模具的生产
主要应用于消失模铸造模型的制作和泡沫包装产品的生产
摘要:近几年,消失模铸造工艺有了较快发展,应用范围日渐广泛。该方法不用起模、修型、下芯、合箱,造型时采用无粘结剂的干砂填充塑料泡沫模样,在负压条件下实型浇注。它很大程度上简化了操作工序,提高生产效率;铸件质量好、工艺出品率高;既改善作业环境,又减轻劳动强度。消失模工艺的众多优点,决定了它在铸件成型及特殊应用方面具有很大潜力。比如,高锰钢件利用铸造余进行热水韧处理;消失模工艺解决壁薄耐磨、耐热铸件裂纹缺陷等。笔者在近几年的消失模生产实践中,积累了一些了经验。本文结合消失模铸造的特点,简述该工艺几方面的特殊应用。
关键词:消失模铸造 实型铸造 水韧处理 裂纹缺陷 四川消失模模具厂
The Critical Application of lost foam casting process
in Foundry
LI Zengmin1 JIA Guofang2 TAN Jianbo1 LI Lixin1
(1.Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, Hebei;2 Handan Xinxing Heavy Machinery Co., Ltd,Handan 056017 Hebei)
Abstract:Over the years,the lost foam casting process has been developing rapidly,its range of application is be expaned day by day. There are not the operations, as pattern drawing, mould mending, core setting, mould closing in the process. The dry sand without any binder is used for fulling the foam pattern when mouling. The pouring of molten metal is made under vacuum. The working operation of foundery practice is simplified greatly, by which the production efficiency is raised, the cast product quality is improved, the yield of casting is high, Not only the operating environment is improved, and the labor intensity is reduced. The numerous advantages of lost foam casting process decides that it has a large potential on casting forming and some critical application, as hot remained water toughening of high mangaanese steel casting, solving the crack defects on thinwall, wear resistant, heat resistant castings by lost foam casting process, and so on. Writers accumulated some experience on the production in lost foam casting process over the years. The critical applications of lost foam casting process were introduced briefly combined with the features of it.
Key Words:lost foam casting process, full mould casting, water toughening treatment, crack defects
1 高锰钢件利用铸造余热水韧处理
铸态高锰钢必须进行水韧处理才能达到应用要求的性能。由于铸造时冷速较快,得到的组织是奥氏体和碳化物,碳化物的存在显著降低了高锰钢的强度和韧性。水韧处理就是把高锰钢铸件重新加热到1100℃左右(也就是A3线以上的奥氏体区域),保温一定时间,使碳化物全部溶解到奥氏体中,之后快速将铸件浸入到水中快速冷却,迫使碳化物无法析出,从而得到单一的奥氏体组织,使高锰钢具备高的韧性。
水韧处理具有严格的工艺规范,保温时间是根据铸件的壁厚按每25mm保温1h进行推算,铸件入水前的温度应大于950℃,从保温到入水在时间上不应超过1min,否则因温降过大铸件温度不能得到保证,要求水的温度不超过40℃。用传统铸造方法生产高锰钢,由于落砂清理困难,铸件需要在常温环境进行清砂作业,水韧处理只能采取将铸件集中装炉重新加热保温的方法,耗费大量燃料和人工。
消失模铸造采用干砂埋模,用微振、负压物理手段紧实铸型,浇注后释放真空,铸件相当于置身在松散的干砂中冷却。该工艺具有非常优越的落砂性,翻转砂箱或直接从干砂中拨出铸件,砂子自己散落,铸件表面只剩下薄薄的涂料层,这为铸件的快速入水处理创造了便利条件。我们先后用该法大量生产球磨机衬板、润磨机筛板、破碎机锤头等高锰钢件,水韧效果良好。根据不同铸件的成份、壁厚、重量等情况,靠经验掌握合适的落砂时间,以控制铸件入水前的温度。通过对水韧处理后的铸件进行金相、强度、硬度等指标的检验,组织中很难看到渗碳体,抗拉强度σb≥600MPa,延伸率δ≥20%,硬度HBS≤300。
小结:采用消失模模具成型后的铸造工艺生产高锰钢铸件,利用浇铸余热进行水韧处理方便、灵活、安全可靠,力学性能完全符合耐磨高锰钢要求。经测算,该方法比传统水韧处理每吨铸件节省燃动费和人工费近600元,并大幅度缩短工期,效益可观。
2 解决壁薄耐磨、耐热铸件裂纹缺陷
旋风子是多管除尘设备上的主要抗磨铸件,结构为管状,其内径为Φ230mm,长度为950mm,壁厚为12mm。材质为抗磨铸铁(KMTCr26),其特点是韧性差、收缩率大、易冷裂。起初采用CO2水玻璃砂造型,对开模样分型、水平浇注,铸件裂纹率高达40%。另有冶金回转窑铸件,包括推头(ZG30Cr24Ni7SiN)、窑头护铁、窑尾护铁(ZG30Cr26Ni20)等,这些铸件结构复杂,轮廓尺寸约为1600mm×600mm×800mm,平均壁厚为20mm,材质均属高铬、镍耐热合金钢,热裂倾向很大。原工艺采用树脂砂组芯造型,铸件裂纹率高达100%。
上述铸件在采用砂型铸造时,存在的共同问题是极易出现裂纹缺陷,旋风子铸件裂纹严重时沿轴向贯通裂断。即使裂纹较小,因该材质无法进行焊补而只能报废。推头、护铁铸件大都在筋壁交接处产生裂纹,裂纹严重时宽度达10mm,长度400mm,废品率高达到30%。裂纹小的铸件焊补后勉强可以发货,但耐热钢铸件工况温度≥800℃,工作中在很短时间内又会引发裂纹,甚至断开。
为了解决上述铸件的裂纹问题,在砂型铸造工艺条件下,进行了如下工艺改进:使用石灰石70#砂制芯;芯子内放草绳;提前松箱、早落砂;筋壁交接处插铁钉(内冷铁)等措施,但均未收到良好的效果。去年年初,均定采用四川消失模模具和铸造工艺生产这类铸件,裂纹问题得到有效地解决。生产中主要控制好真空度的释放时间,待铸件表面凝固到一定程度不会涨箱时就释放真空,让铸件在干砂中自由收缩,最大限度地减小铸造应力。旋风子属于薄壁高铬铸铁件,需要控制好铸型充满后马上释放真空;推头、护铁等壁薄耐热钢铸件,浇注完毕后1~2min停泵释放真空。上述措施都收到良好的效果:旋风子铸件裂纹缺陷全部被杜绝;推头、护铁铸件的裂纹率降至10%,之后将钢水碳含量控制在标准的下限,裂纹缺陷得到彻底解决。
小结:消失模铸造使用干砂埋模,去除负压后铸型具有很好的退让性,是其他使用粘结剂硬化的型砂铸造不可比拟的,这为解决高合金薄壁件的裂纹缺陷,提供了很有效的解决办法。
3 砂型铸造中部分采用实型模样,简化大型铸件生产难度
底座、工作台、立柱、横梁是8m立式车床的主要零部件,横梁的材质为HT250,其余均为HT200。灰口铸铁具有优良的减震性和耐磨性,广泛应用于大型加工设备的机体。底座、工作台的轮廓尺寸为DN8m×0.8m,平均壁厚为30mm~50mm;横梁轮廓尺寸为9.5m×1.2m×0.8m,主要壁厚为30mm;立柱轮廓尺寸为9m×5m×0.5m,主要壁厚为30mm。以上铸件单重均在12t以上,均属大型非标铸件,生产性质往往是单件小批。
上述铸件体积大、结构复杂,铸造生产具有很大的难度。如果采用实型铸造,由于许多部位不便于填充型砂,加上在组模、刷涂、烘干及埋型时都容易造成模样变形,浇铸很难保证成功。对于传统的砂型铸造,围绕如何制作型腔,必然要考虑多分型、多开箱、多设计砂芯;需要制作大量的工装、木模、芯盒;造型、下芯、合箱都很麻烦,工作量大、生产周期长。对于类似的大型铸件本公司采用以砂型铸造为主,利用白模实型方便、灵活的优点,将二者结合起来,较大程度地简化了铸造工艺,取得良好的效果。
将大型铸件上的局部复杂结构划分出来单独制作实型白模,造型时作为活块预埋到主体木模的周围,可以实现少分箱、少下芯的目的,从而简化了传统铸造工艺。铸件上局部是否选择实型模样,要针对不同铸件结构进行具体分析。只要方便填砂和定位,局部预埋实型模样活块不但不会对铸件质量造成影响,而且能够较大程度地简化造型操作,此时就可考虑局部预埋实型模样。铸件上的筋板、局部凸起等结构,甚至一个其他局部结构,均可以考虑采用预埋实型模样活块。该方法要求最好选择不需烘干的自硬砂,实型模样要预先涂刷抗粘砂涂料。
小结:对于单件小批的大型铸件,生产以砂型铸造为主,局部采用实型模样,能够实现少开箱、少下芯,较大程度简化造型的难度;可以缩短生产周期,提高生产效率,降低生产成本;并可减少错箱、错芯造成铸件尺寸偏差,达到事半功倍的目的。
结束语
利用消失模铸造可以实现金属复合铸造,配制特种涂料可对铸件进行表面合金化,选用高密度泡沫模样制作耐火型壳,可实现中、大件型精密铸造等。相信随着消失模模具水平提供和消失模铸造工艺的迅速发展,它的应用范围越来越广泛。
重庆凹道模具有限公司专业生产四川消失模模具,欢迎广大客户来电咨询。