Ⅰ 消失模鑄造工藝及原理
消失模鑄造(又稱實型鑄造)是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇,刷塗耐火塗料並烘乾後,埋在干石英砂中振動造型,在負壓下澆注,使模型氣化,液體金屬占據模型位置,凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。1958年,美國的H.F.shroyer發明了用可發性泡沫塑料模樣製造金屬鑄件的專利技術並取得了專利(專利號USP2830343)。最初所用的模樣是採用聚苯乙烯(EPS)板材加工製成的.採用粘土砂造型,用來生產藝術品鑄件。採用這種方法,造型後泡沫塑料模樣不必起出,而是在澆入液態金屬後聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固後形成鑄件。1961年德國的Grunzweig和Harrtmann公司購買了這一專利技術加以開發,並在1962年在工業上得到應用。採用無粘結劑干砂生產鑄件的技術由德國的H.Nellen和美國的T.R.Smith於1964年申請了專利。由於無粘結劑的干砂在澆注過程中經常發生坍塌的現象,所以1967年德國的A.Wittemoser採用了可以被磁化的鐵丸來代替硅砂作為造型材料,用磁力場作為"粘結劑"。這就是所謂"磁型鑄造"。1971年,日本的Nagano發明了V法(真空鑄造法),受此啟發,今天的消失模鑄造在很多地方也採用抽真空的辦法來固定型砂。在1980年以前使用無粘結劑的干砂工藝必須得到美國"實型鑄造工藝公司"(Full
Mold
Process,Inc)"的批准。在此以後,該專利就無效了。因此,近20年來消失模鑄造技術在全世界范圍內得到了迅速的發展。[編輯本段]消失模鑄造工藝的特點消失模工藝的砂...
1.鑄件精度高:消失模鑄造是一種近無餘量、精確成型的新工藝,該工藝無需取模、無分型面、無砂芯,因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度,並減少了由於型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達Ra3.2至12.5μm;鑄件尺寸精度可達CT7至9;加工餘量最多為1.5至2mm,可大大減少機械加工的費用,和傳統砂型鑄造方法相比,可以減少40%至50%的機械加工間。2.設計靈活:為鑄件結構設計提供了充分的自由度。可以通過泡沫塑料模片組合鑄造出高度復雜的鑄件。3.無傳統鑄造中的砂芯
因此不會出現傳統砂型鑄造中因砂芯尺寸不準或下芯位置不準確造成鑄件壁厚不均。4.清潔生產
型砂中無化學粘結劑,低溫下泡沫塑料對環境無害,舊砂回收率95%以上。5.降低投資和生產成本
減輕鑄件毛坯的重量,機械加工餘量小。
消失模鑄造工藝與其他鑄造工藝一樣,有它的缺點和局限性,並非所有的鑄件都適合採用消失模工藝來生產,要進行具體分析。主要根據以下一些因素來考慮是否採用這種工藝。1.鑄件的批量
批量越大,經濟效益越可觀。2.鑄件材質
其適用性好與差的順序大致是:灰鑄鐵--非鐵合金--普通碳素鋼--球墨鑄鐵--低碳鋼和合金鋼;通過必要的准備以不致使工藝實驗、調試周期過長。3.鑄件大小
主要考慮相應設備的使用范圍(如振實台,砂箱)。4.鑄件結構
鑄件結構越復雜就越能體現消失模鑄造工藝的優越性和經濟效益,對於結構上有狹窄的內腔通道和夾層的情況,採用消失模工藝前需要預先進行實驗,才能投入生產。-----更多詳見
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Ⅱ 考慮生產工藝性,鑄造箱體,殼體結構設計有哪些注意事項
在進行熱處理零件的結構工藝性設計時應注意保持壁厚均勻,不應有尖角,盡量對稱,考慮熱處理後的變形留有足夠的及去除脫碳層餘量等。
熱處理零件結構工藝性
在設計零件結構時,不僅要考慮到其結構適合零件機構的需要,而且要考慮到加工和
熱處理過程中工藝的需要,特別是熱處理工藝,如果產生缺陷或報廢,將會造成很大的經濟損失。因此,設計零件結構必須考慮其結構形狀適合熱處理工藝性的要求。
(一)零件應盡量避免尖角、稜角 零件的尖角、稜角處容易產生過熱、應力集中,導致裂紋產生。在設計零件時應將其設計為圓角或倒角。
(二)零件截面厚度應力求均勻 零件截面尺寸差別較大時,容易造成冷卻速度和組織轉變不一致,產生很大的應力,導致較大的變形或開裂。設計零件結構時,盡量使其各部分厚度均勻一致,如變盲孔為通孔,厚大部位應盡量減薄,在大截面處開工藝孔,合理安排零件上孔洞位置等設計,使零件減少變形和開裂。
(三)零件的形狀應盡量對稱和封閉。 零件的幾何形狀不對稱易造成淬火時冷卻速度不同,應力分布不均勻而產生變形,因此應將零件形狀對稱設計。
Ⅲ 消失模鑄造黑區操作規程
消失模造型工序操作規程
一、 准備工作。 1、 砂斗中型砂是否夠用,行車是否正常。 2、 水平篩、提升機、磁選、除塵機、螺旋式進給混砂機能否正常工作。 3、 檢查砂箱抽氣室隔離篩網有無破損。 4、 消失模專用型箱內部是否清理干凈(除底砂)。 5、 准備工具:剪刀、竹簽、膠棒、膠槍、捆綁繩、石棉布、澆注系統、鋸條、刀片、快乾塗料是否齊全。 二、 操作步驟 1、 把需要造型的產品和直澆道、橫澆道、放在架子上(要輕拿輕放並注意連接的地方是否有損壞和裂紋,有則需用快乾塗料修補)。 2、 用天車把消失模專用砂箱吊到微震台上,用螺旋進給式混砂機向砂箱內加砂,型砂距箱底50-100mm(並注意型砂的溫度不高於60℃),震實並刮平。注意震實時 X、Y、Z三個方向一起振動(10秒)。 3、 利用鋸條、膠槍把內澆口和橫澆道、直澆道全部連接在一起,形成一個鏈狀。產品與箱子內表面的距離應大於100mm,直澆道要放垂直。 4、 當橫澆道粘接後一定要用石棉布封住用快乾塗料修補。 5、 應首先將少量型砂填圍在澆注系統和產品底部周圍,使產品和澆注系統牢牢定位,隨後即可填上型砂。 6、 用螺旋進給式混砂機加砂,在向箱子內加砂的時候要注意要均勻加砂,且加砂量不能太大以防止把連接處松動(或產品變形)。在填砂埋箱過程中不能損傷模樣,不使塗層剝落。型砂不能直沖著模樣下去,應沖著砂箱壁,再慢慢往中間填砂。 7、 在剛開始震實時應該先Z向,後X、Y、Z三個方向一起振動且時間2分鍾。 8、 特別難於填砂部位,應輔助人工填砂,對於模樣上的深孔、盲孔和死角區的填砂操作,最好先在其中預填上含粘結劑的型砂並搗實。頂部吃砂量應大於150mm。 9、 把直澆道周圍的砂子應修理平整並做砂托(用樹脂砂),然後沿砂的表面用刀片把多餘直澆道切除,在上面放一層塑料以保抽真空的效果,把准備好的澆口杯對準直澆口放在塑料上(澆口杯與塑料之間放一層石棉布防止吸入型砂),在塑料上部放砂(厚度不低於50mm)且在澆口杯的周圍多放砂。 10、 用天車把消失模專用箱吊到抽真空機器旁邊,以便於抽真空, 11、 檢查真空泵、水、電是否正常並把抽真空管道裝好。在連接處圍上塑料薄膜防止漏氣。
Ⅳ 消失模鑄造技術的基本生產要求有哪些
1.模型製作
在消失模鑄造工藝中,模型製作是一個非常重要的環節。EPS原料的選擇、模型的加工工藝、尺寸精度、模型密度、澆注時熱解產物多少等因素的控制,是獲得優質鑄件的前提。現有的中小企業模型製作有以下幾種方式:
(1) 用包裝EPS板材切割、粘接而成。
(2) 自製模具,委託外廠加工。
(3) 自製簡易的預發成型設備。
採用上述方法製作模型,普遍存在不重視模樣密度變化的現象,特別是模型在委託外廠加工時水分不易控制,經常性出現澆注時鐵水從澆口中反噴或鑄件出現冷隔、澆不足等現象。為此在生產過程中應加強對模型密度的檢驗,增加對模型的烘乾時間等方法;EPS珠粒經工藝實驗選定後,不能隨意改變原料生產廠家;預發時用稱量工具控制珠粒密度,改變憑人工經驗控制珠粒密度的方法;採取上述方法後,使問題得到了解決。
2.振動存在的問題
振動緊實是消失模鑄造的四大關鍵技術之一,振動的作用是使干砂在砂箱中產生動態流動,提高幹砂的充填性及其密度,防止出現鑄造缺陷。在干砂振動充填時,比較理想的狀況是,干砂在振動過程中進行有序流動,在保證模型不變形的前提下,均勻地充填到模型的各個部位,使砂箱內型砂獲得較高和較均勻的充填密度。中小企業的消失模鑄造振動台多為自製設備,在振動時,最常見的現象是由於振動操作不當,造成模樣變形、塗料層開裂等,從而造成相應的鑄造缺陷。有些振動台本身由於激振力過大、同一組電機的偏振塊不平衡也易造成模樣變形。為此,主要應調整激振力、振幅和振動時間;對於尺寸較大而結構簡單的鑄件,可將六個電機的三維振動改為雙電機的垂直或水平振動;特別是通過檢測儀器對振動台的各參數加以檢測和調整,使之達到設計的要求。
3.塗料使用存在問題
在消失模鑄造工藝中,使用塗料可提高模樣的剛度和強度,使EPS模樣與鑄型隔離,防止粘砂及鑄型塌陷;在澆鑄過程中允許模樣高溫分解產物及時順利地通過塗層排出。塗料一般由耐火材料、粘結劑、懸浮劑等組成,各組成物的比例對塗料的性能有很大影響。但一些企業對塗料組成的作用不十分清楚,隨意改動塗料配方和配製工藝,或由於缺少某組成物時繼續配製使用,導致塗料性能大大下降;有些企業在模樣浸塗烘乾工序中存在問題,有時為了縮短時間,在第一次塗料未乾的情況下就進行下一次浸塗,導致模型內部未充分乾燥,其中存在著水分;而夏季只採用晾曬方法,工藝上存在著不穩定性,造成澆注時反噴或產生氣孔;塗層厚度沒有注意到根據鑄件不同、澆注溫度和鐵水壓頭的變化有所變化。
只有注意並解決了上述問題,並在操作細節上下功夫,就不會產生由於塗料而產生的鑄造缺陷。
4.澆注過程存在問題
消失模鑄造在澆注時,為了排出氣體和模樣氣化殘渣,直澆道要有足夠的高度以使金屬液有足夠的壓頭以推動金屬液流穩定快速充型,確保鑄件表面完整清晰。在實踐中有些企業採用原有砂型鑄造用的澆口杯,由於尺寸較小,易出現液流不平穩導致工件報廢的現象。為保證有足夠的流量使澆注過程不斷流,並很快建立起動壓頭,可改用較大的澆口杯;直澆道做成中空來減少發氣反噴,增大開始澆注時的壓頭。
消失模鑄造採用負壓干砂振動造型,採用此種方法造型時鑄型強度遠大於濕型砂強度。採用抽負壓方法可提高鑄型的穩定性,及時抽走模樣氣化時產生的熱解氣化產物。但在生產過程中,有些工廠只注意觀察澆注前的表負壓,但澆注過程中往往忽視負壓變化,從而造成鑄件缺陷。通過採取根據鑄件大小和熱解產物的多少,在澆注過程中對負壓進行調節的方法,可很好地解決此問題。
Ⅳ 消失模鑄件防止增碳缺陷的方法
(1)選用合適的模樣材料:對於般的鑄鋼件生產,模樣密度適於控制在0 016~ 0.0259/cm。生產實踐表明,盡可能選用EPMMA或STMMA共聚物模樣材料,該其聚 材料即可克服EPS模樣材料分解產物中殘余碳較多,也可克服PMMA模樣發氣量太大, 澆注時產生反噴、嗆火、氣孔等缺陷…J。 也可在模樣材料中加入脫碳劑,防止其燃燒;加入苛性鹼、磷酸氫氨鹽類,提高模 樣發火溫度.延緩燃燒,可以縮短金屬液與模樣熱解產物的作用時聞,從而減少鑄件增 碳。
(2)使用合適的塗料:在消失模鑄鋼件的生產當中,塗料作為一個重要因素影響 著鑄鋼件的增碳缺陷。選抒透氣性好的塗料,可以減少增碳量。適當減少塗層厚度,也 可以顯著增強塗層透氣性。 另外滁料的潤濕性也對鑄件增碳有著很火影響,通常來說, 消失模鑄件澆注溫度一般比粘土砂工藝高40-80」12,箱體類一般高於1420℃。 澆注方式可選用底注、階梯澆注、頂注。對於大面積或高大的鑄件,盡量採用分散 多內澆道或分層階段地澆注,避免澆道過於集中。進行冒口設計時,盡量採用暗冒口。 也可以在逐漸容易出現碳缺陷的位置安放一個小尺寸集渣冒口,使金屬液充型時處於金 屬液前沿含有液態殘留物的液體上浮到集渣冒口,減少鑄件增碳,提高鑄件品質。
(3)選擇合理澆注工藝:選擇較高的澆注溫度,在不產生夾砂和粘砂的前提下, 盡可能提高澆注溫度,
(4)選擇合適的負壓度:在負壓作用下,EPS分解產物加速向型腔外擴散,從而 減少其與金屬液接觸反應時間,經證實通過該方法能夠使鑄件的增碳量減少。然而負壓 並不能完全使間隙的氣態及液態產物排出,且如果金屬液充型時負壓過大,會產生附壁 效應並易形成紊流,使模樣及其分解產物捲入金屬液中,造成氣孔、集渣等缺陷。因此 負壓度合理選擇和運用應該注意。對於一般鑄鋼件,負壓度可控制在0.03』--0.05MPa。
(5)適當改變調整零件結構形狀或加工餘量:由於鑄件結構(形狀、尺寸、比表 面積、壁厚等)對增碳有影響,在零件設計過程中要予以注意,應盡量簡化鑄件結構, 對鑄件較厚的多餘部分盡量去掉,對局部不便於消除的輕微碳缺陷死角部位,可適當增 加加工餘量,使缺陷部位加工後被去除。
(6)另外,隨著我國消失模技術的發展,出現了一些新的鑄造工藝,也能大大減 少增碳增氫的缺陷。「全國第四屆消失模鑄造企業技術交流研討會」上,江西豐遠鑄鋼 有限公司的趙光總經理介紹了劉立中先生的「排碳法」。該方法採用大冒口代替澆注系 統,配合高負壓度,採用頂注方式澆注。據介紹,由於冒口大,空氣可以在負壓作用下 順利進入型腔,加速模樣燃燒並使其燃燒產品有效排除鑄型,該方法有效減少了模樣中 的殘余碳帶來的增碳、增氫等缺陷。中國管理科學研究院的劉玉滿教授提出的「消失模 先燒後澆的空殼鑄造法」,也能減少碳氫化合物模樣對鑄件質量的影響,但此技術目 前還僅用於簡單厚大零件的生產。
總之,造成消失模鑄鋼件增碳缺陷的因素很多,不可能靠單獨的調整某一種因素或 參數就能解決問題,而是要把上述因素綜合起來考慮,結合單位實際情況,注重實踐與 理論結合,經過反復摸索才能制定出最佳方案,達到消除減少增碳缺陷的目的。
消失模鑄造技術是將與鑄件尺寸形狀相似的發泡塑料模型粘結組合成模型簇,刷塗 耐火塗層並烘乾後,埋在干石英砂中振動造型,在一定條件下澆注液體金屬,使模型氣 化並占據模型位置,凝固冷卻後形成所需鑄件。
Ⅵ 消失模鑄造需要注意些什麼
消失模鑄造時的注意事項
在我國,消失模鑄造發展比較落後,因此在鑄造上還有一些問題,這些問題需要我們在生產使用中多加註意,盡量避免其發生,或是減少不必要損失。這些問題有些是來自消失模設備自身的不健全,也有來自人為的粗心大意,就讓我們一起來看看吧。
防止增碳:消失模容易產生增碳缺陷,目前在我國還沒有很好的方法完全解決該種缺陷,這也是眾多鑄造廠家不敢上消失模或上了消失模生產線卻不能批量生產的一個原因。增碳缺陷產生的原因主要是泡沫材料含有碳,澆注時泡沫燃燒分解出遊離碳,碳侵入鋼水所致。
(1)選擇含碳量少的泡沫材料,這是關鍵,目前消失模鑄造用材料主要有EPS , STMMA , EPSMMA 三種,其含碳量依次減少。其中STMMA ,具有發氣少、含碳低的優點,是用消失模生產的首選材料。
(2) 消失模模樣的密度非常重要,只要表面光潔,密度低,可以降低增碳現象,同時發氣量少。
(3) 利用離內澆口越遠,增碳越嚴重的特點,在離內澆口最遠端或在鑄件的最高點設置冒口,使先進入鑄件的增碳污染嚴重的鋼水進人冒口內,同時冒口還起到集渣、集氣的作用。使用該工藝,可使鑄件整體含碳量控制在工藝要求范圍內
塗料作用:避免鋼水和砂子直接接觸,保證鑄件表面質量;提高泡沫的強度,使其在搬運過程中不變形;使澆注時產生的氣體通過塗層排出抽走。
防止返噴:返噴是消失模鑄造中常發生的現象,返噴嚴重時可能會危及澆注工的人身安全,必須予以重視,為減輕噴現象,可採取如下措施。
(1)泡沫模型密度要小,在保證泡沫表面質量,保證模型強度的前提下,泡沫應做得越輕越好,以減少澆注時的發氣量。
(2)泡沫模型上塗料前一定要烘乾,每批泡沫模型目前應抽檢其烘乾過程的重量變化,做出烘烤重量變化曲線圖,只有在重量不再發生變化情況下方可上塗料。
(3)澆注系統,特別是直澆道和橫澆道不應上塗料,這樣可以使澆注時產生的氣體能快速充分地抽走,而且不上塗料,節省了塗料的消耗。
防止塌箱,當一箱中串聯鑄件較多時,由於各模型同時氣化,造成真空度不夠,易造成塌箱,防止塌箱應注意:
(1)保持砂箱內的足夠穩定的真空度。
(2)控制好澆注溫度,同時澆注速度盡量與模型的氣化速度一致,防止澆注過慢導致冷隔澆不進,造成塌箱。
消失模鑄造雖然是最新,最優良的鑄造方,但其本身也有無法改變的缺陷,我們只能努力的將這些缺點細化,使之盡量減少,但是隨著國內技術的提高,已經消失模設備
的不斷完善,消失模鑄造技術將會有更多跟好的應用前景。
Ⅶ 消失模的注意事項
消失模容易產生增碳缺陷,現今在我國還沒有很好的方法完全解決該種缺陷,這也是眾多鑄造廠家不敢上消失模或上了消失模生產線卻不能批量生產的一個原因。增碳缺陷產生的原因主要是泡沫材料含有碳,澆注時泡沫燃燒分解出遊離碳,碳侵入鋼水所致。經過試驗,發現其增碳有一定的規律性,即鑄件表面增碳,而心部幾乎不增碳;內澆口附近不增碳,而離內澆口越遠,增碳越嚴重。鑄鋼件增碳及其表現形式主要有下面四個個方面:a.鑄件表面增碳,b.鑄件的體積增碳,c.鑄件局部增碳,d.鑄件表面脫碳。採取如下相應措施,可使鑄件成分基本在工藝要求范圍內。
(1)選擇含碳量少的泡沫材料,這是關鍵,現今消失模鑄造用材料主要有EPS , STMMA , EPSMMA 三種,其含碳量依次減少。其中EPS 的特點是含碳量大,但其發氣量小,澆注時不易返噴,且其價格便宜,在鑄鐵件和要求不高的上應用較多。EPSMMA 的特點是含碳量少,但發氣量大,易造成返噴現象,且材料價格貴,一般在低合金鋼上使用較多。STMMA 則是兼顧兩者的優點,具有發氣少、含碳低的優點,是用消失模生產的首選材料。
(2) 消失模模樣的密度非常重要,只要表面光潔,密度低,可以降低增碳現象,同時發氣量少。
(3) 利用離內澆口越遠,增碳越嚴重的特點,在離內澆口最遠端或在鑄件的最高點設置冒口,使先進入鑄件的增碳污染嚴重的鋼水進人冒口內,同時冒口還起到集渣、集氣的作用。使用該工藝,可使鑄件整體含碳量控制在工藝要求范圍內 (1)避免鋼水和砂子直接接觸,保證鑄件表面質量;
(2)提高泡沫的強度,使其在搬運過程中不變形;
(3)使澆注時產生的氣體通過塗層排出抽走。 (1)塗料的塗刷最好不要一次完成,一次完成塗刷會使塗層變厚,塗料易開裂,應上二至三層,塗層整體厚度應控制在1mm 左右。控制塗層厚度的原則是,在鑄件不粘砂的前提下,塗層應盡量薄,以便於氣體能盡快通過塗層排出。
(2)每層塗料上完後必須要烘乾,方可進行下一輪塗刷或造型,如果塗層沒干透,澆注時鋼水遇到水分會產生大量氣體,造成返噴,另外塗層沒干透,塗料透氣性差,氣體無法及時排出,易使鑄件產生氣孔、渣孔。 返噴是消失模鑄造中常發生的現象,返噴嚴重時可能會危及澆注工的人身安全,必須予以重視,為減輕噴現象,可採取如下措施。
(1)泡沫模型密度要小,在保證泡沫表面質量,保證模型強度的前提下,泡沫應做得越輕越好,以減少澆注時的發氣量。
(2)泡沫模型上塗料前一定要烘乾,每批泡沫模型應抽檢其烘乾過程的重量變化,應做出烘烤重量變化曲線圖,只有在重量不再發生變化情況下方可上塗料。
(3)澆注系統,特別是直澆道和橫澆道不應上塗料,這樣可以使澆注時產生的氣體能快速充分地抽走,而且不上塗料,節省了塗料的消耗。
(4)在澆口杯處上面蓋一個檔板,可把返噴上來的鋼水擋住,使其不能飛濺出來,危及現場操作工人。 當一箱中串聯鑄件較多時,由於各模型同時氣化,造成真空度不夠,易造成塌箱,防止塌箱應注意:
(1)保持砂箱內的足夠穩定的真空度。
(2)控制好澆注溫度,同時澆注速度盡量與模型的氣化速度一致,防止澆注過慢導致冷隔澆不進,造成塌箱。
Ⅷ 國內消失模鑄造工藝、設備製造存在哪些問題
消失模鑄造工藝技術存在問題主要為:1、各種材質鑄造產品採用消失模鑄造生產時,配套使用的自脫模塗料配方,要求在保證鑄件產品質量的情況下,要保證塗料的自脫模率達到80%以上;2、對塗料的配置工藝技術標准、檢驗規程存在標准化、規范化問題;3、雖然在6年前運城市關鋁設備材料有限公司等單位,給國家鑄造協會提出了制訂並建立消失模鑄造產品的國家標準的建議請求,在3年前協會在行業中宣布已經批准制訂消失模生產的兩個國家標准,1個行業標准。但是,至今國標、行標均還未公布。給企業帶來在從事國際消失模鑄造產品的貿易中,存在產品檢驗標準的使用問題,如果使用國外標准進行產品檢驗,而產品價格又執行國內鑄造產品的價格就存在嚴重地不合理狀態;4、消失模生產線的生產運行中還存在標准化與規范化的生產運行操作問題;5、黑色鑄造現在做的不錯,但是有色鑄造的工藝技術還存在問題。設備製造中存在問題:1、白模、塗料乾燥工房的設計製造造成生產運行後能耗高的問題;2、砂冷卻系統存在能耗高、事故率高、粉塵大問題;3、可回收熱能量大,但是回用率很低,或者就未進行有效利用;4、砂冷卻系統設備的事故率高,不易維修。