消失模铸造工艺分类及特点


消失模铸造工艺分类及特点

消失模铸造根据其铸型材料可分为自硬砂消失模铸造(及潮型有粘结剂)和干砂(干型无黏结剂)消失模铸造;根据浇注条件可分为普通(大气压力下)消失模铸造和真空负压消失模铸造。与传统的砂型铸造相比,大量生产的消失模铸造有以下工艺特征。

①模样与铸件形状完全一致,尺寸大小仅差金属收缩量的泡沫塑料模样保留在铸型内,形成“实型”铸型,而非传统砂型的“空腔”铸型(即空型)。

②砂型为无黏结剂、无水分、无任何附加物的干石英砂,或依合金的种类而选用镁橄榄石砂、铬砂、镁砂、宝珠砂等。

③浇注时,泡沫塑料模样在高温液体合金作用下不断地分解、裂解、气化,发生合金液一模样置换过程,而不同于传统“空腔”(空型)铸造,是一个液体合金液的充填型腔过程。制作一个铸件就要“消失”掉一个泡沫塑料模样。

④泡沫塑料模样可以分块成型再进行粘接组合。模样形状(及铸件形状)基本上不受任何限制(手工切割、机器成型、组合粘接均可)。

表1-1为大量生产的传统型黏土砂铸造与消失模铸造工艺特点的比较。   

项目

传统砂型铸造

消失模铸造

模

型

工

艺

分型开边

必须分型开边

无需(分型)开边

拔模斜度

必须有一定的拔模斜度

基本没有或很小的拔模斜度

组成

有外型芯合组成

单一模型

应用次数

一个模型多次使用

一型一次

材质

金属或木材

泡沫塑料

造

型

工

艺

型砂

有粘结剂、水、附加物经过混制的型芯砂

无粘结剂、任何附加物和水的干涉

填砂方式

机械力填砂

自重微震填砂

紧实方式

机械力紧实

物理(自重、微震、真空)作用紧实

砂箱特点

根据每个零件特点制备专用砂箱

简单的通用砂箱

铸型

型腔由型芯装配组成

空腔实型

涂料层

大部分无需图层

必须有涂料

浇

注

工

艺

充型特点

只是填充空腔金属与模型

发生物理化学作用

影响充型速度的主要因素

浇注系统与浇注温度

主要受型内气体压力状态,浇注系统,浇注温度的影响

落

砂

清

理

落砂

需强力振动打击翻箱或吊出铸件

铸件与砂自动分离

清理

需打磨飞边毛刺及内浇口

只需打磨内浇口,无飞边毛刺

(1)采用消失模铸造工艺应注意的问题:尽管消失模铸造有着无与伦比的优势,但任何一种铸造工艺仅适用于一定范围。故采用消失模铸造工艺必须认真考虑以下问题。

①应考虑综合经济效益:对具体铸件、材质、大小、形状、结构、批量、价格等应作详细经济考核、成本核算、技术能力考核。例如,有厂采用消失模铸造来生产批量不大的不同种类的几种铸铁电动机机壳和油泵泵体,且仅仅作为铸件毛坯而提供给下一道工厂,但对方认购价格每吨价位又不高。即使使用EPS制模样,其模样消耗成本0.03~O.04元/g,再加上工艺不稳定,废品率不少,投产一段时间后发现无利可图,甚至赔钱的不良经济效果。只好又返回到黏土砂铸造工艺来生产。如果作为本单位的铸件毛坯,即使微利保本,但总体为下一道机加工创造了条件也是可取的,因为铸件质量划一。

②工艺技术要做充分准备:复制、仿造、或匆忙上消失模生产线都是不可取的。如某厂急速上球铁管件生产线,既没有技术工程人员,又没有管件产品推销人员,经过一段时间,更由于市场的变化管件滞销,因此匆匆停线,生产线搁置。

③要考虑材质铸件用途:照搬、复制、未结合本厂铸件的实际,上了消失模铸造生产

线后也会问题百出。如某厂从别处引进1000t/年小型消失模铸造铸钢厂,设备20万~30万元,由于一套工艺是按高锰钢铸造工艺配套,镁橄榄石砂做干砂,其粉料做涂料骨料,铸件合格率很高,成品质量很好,有利可取。但到该小厂后铸件是ZT25,输出方不懂ZG25生产工艺,输入引进方急盼对方解决,因此探索了好长一段时间才进人生产ZG25铸件门道,损失不少。

④要考虑生产发展因素:上了消失模生产线,没有考虑生产发展余地,如几家企业上了消失模生产线,引进管件、抗磨件生产,原考虑一班或二班,后该地区对铸件要求量急增,需二班或三班生产,生产量的大幅提高暴露了设备没有后劲,影响模样变形,冷却处理能力不足,欲上生产量设备力不从心,拆去可惜又无实力再上生产量大的生产线,欲进不能,欲退不能,勉强支撑了一段时间。没有确定长远铸件业务而上马。某厂上了一条3000t/年铸钢消失模生产线,完成了1/3任务后由于种种原因没有铸件生产任务,停机待任务。

⑤不宜用消失模铸造工艺的铸件:如低铬铸铁磨球,用消失模铸造低铬铸铁磨球,由于干砂冷速慢,要采用淬火、正火等热处理才能提高硬度和耐磨性,但性能不及金属型浇注磨球,金属型浇注一则可获得磨球表面碳化物大小形状分布均匀的铸造硬壳——相应磨球;二则成本低可采用铸态正火或雾淬,从而降低成本,泡沫模样O.03~0.04元/g成本可免除。

⑥正确认识科学对待消失模铸造工艺:有一些人从事砂型铸造厂,参观了一些消失模铸造厂或附近用消失模生产车间,特别是采用简易消失模铸造厂家,以为简单方便,泡沫模样可以买EPS包装材料的废品或板材来切割加工拼粘,涂料自制,三维振实台自制,真空泵购买,投入消失模生产,折腾了大半年以后还是重新购买消失模铸造机械设备和白区发泡成型设备而生产抗磨件衬板和管件等。

某高锰钢铸造厂完全照搬同行的消失模铸造衬板、锤头等,砂箱仿制,箱壁电钻钻孔,模样采用废旧包装泡沫材料切割粘接,生产后从来没有稳定过,因为模样质量从不划一。

综上所述,凡认真、系统、全面分析,统筹策划,采用消失模铸造工艺的大中厂家,均获得可佳获得可佳效果。一些中小铸造厂随意的上消失模生产工艺往往出现上述情况,事倍功半反而体现不出消失模铸造工艺的优势和特点。

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