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其它铸造方法

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消失模铸造

更新时间:2017-06-26 点击数:975

消失模铸造

    消失模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。

编辑摘要

目录

[隐藏 ]

1 概念

2 消失模铸造工艺的特点

2.1 1.铸件精度高

2.2 2.设计灵活

2.3 3.无传统铸造中的砂芯

2.4 4.清洁生产

2.5 5.降低投资和生产成本

3 国内外消失模铸造技术发展现状

4 消失模优点与工艺技术简介

4.1 一、 设备的用途

4.2 二、生产原理与工艺流程

5 消失模铸造的主要优点

6 消失模铸造生产线

6.1 一、单机或简易型铸造生产线

6.2 二、国产型消失模铸造流水线

6.3 三、国外引进型消失模铸造

7 消失模铸造工艺的控制


 

消失模铸造 - 概念

 

  1958年, 美国的H.F.shroyer发明了用可发性泡沫塑料模样制造金属铸件的专利技术并取得了专利(专利号USP2830343)。最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的.采用粘土砂造型,用来生产艺术品铸件。采用这种方法,造型后泡沫塑料模样不必起出,而是在浇入液态金属后聚苯乙烯在高温下分子裂解而让出空间充满金属液,凝固后形成铸件。1961年 德国的Grunzweig和Harrtmann公司购买了这一专利技术加以开发,并在1962年在工业上得到应用。采用无粘结剂干砂生产铸件的技术由德国的H.Nellen和美国的T.R.Smith于1964年申请了专利。由于无粘结剂的干砂在浇注过程中经常发生坍塌的现象,所以1967年德国的A.Wittemoser采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型材料,用磁力场作为"粘结剂"。这就是所谓"磁型铸造"。1971年, 日本的Nagano发明了V法(真空铸造法),受此启发,今天的消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。在1980年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国"实型铸造工艺公司"(Full Mold Process,Inc)"的批准。在此以后,该专利就无效了。因此,近20年来 消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。

消失模铸造 - 消失模铸造工艺的特点

 

1.铸件精度高

 

  消失模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IT7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。

2.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。

3.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。

4.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。 
   消失模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.铸件结构 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。

消失模铸造 - 国内外消失模铸造技术发展现状

 

  1990年, 美国通用汽车公司在Saturu建立了一个年产5.5万吨的新铸造厂,有三条全自动的消失模铸造生产线。 
  1991年,意大利菲亚特公司在 都灵建成 欧洲最大规模的消失模生产车间,年产量1.5万吨。 
  1993年,德国宝马公司建成年产20万只各种规格铝合金气缸盖的消失模生产线。 
  2001年,美国通用的SMCO建成目前世界上最先进、规模最大的消失模铸造厂。 
  我国的消失模铸造行业经过二十年的探索,从硬件设备到 软件工艺已经逐步走向成熟,其中云南昆明的宏金隆铸造机械厂在各个方面都比较先进,该厂的产品已经出口到 马来西亚等周边国家。另外,清华大学、 华中科技大学等高等院校也为消失模铸造行业的发展做出了宝贵的贡献。


消失模铸造 - 消失模优点与工艺技术简介

 

一、 设备的用途

 

  本套设备及工艺是集实型、真空铸造的优点为一体,适用于钢、铁、铝、铜等各种牌号,各种材质不同结构的大、中、小各类铸件,对结构复杂铸件的效果更佳。 
  1、结构形状不受铸造工艺限制,为产品的设计制造提供了广泛的自由度,生产周期短,生产效率高,不用混砂、下芯、起模、合箱、分型、易于一箱多铸、群铸,实现最优化的设计,避免了因下芯、起模、合箱等因素引起的铸造缺陷和废品 
  2、铸造尺寸精度高,形状尺寸准确,内外质量好,具有精密铸件的特点,可部分取代熔模 精密铸造,减少机械加工余量最高可达60%,工艺出品率可达95%。 
  3、投资少、上马快、用人少、成本低、设备紧凑、占地面积小、工艺技术易于掌握,便于实现机械自动化生产。

二、生产原理与工艺流程

 

  该法按EPC工艺先制成泡塑模型,涂挂特制涂料,干燥后置于特制砂箱中,填入干砂,三维振动紧实,抽真空状态下浇铸,模型气化消失,金属置换模型,复制出与泡塑模一样的铸件,冷凝后释放真空,从松散的砂中取出铸件,进行下一个循环。 
  1、制作泡塑气化模具(手工、机械); 
  2、泡塑气化,模具组合后烘干; 
  3、泡塑气化模具表面刷、喷耐火涂料后再次烘干(一定干透); 
  4、将特制砂箱置于三维振实台上; 
  5、填入低砂(干砂)振实、刮平; 
  6、将烘干的泡塑气化模具放于底砂上,按工艺要求分成填砂,自动振实一定时间后刮平箱口; 
  7、用塑料薄膜覆盖砂箱口,放上浇口杯,接负压系统。紧实后进行钢液浇铸,泡塑气化模具消失,金属液取代其位置; 
  8、铸件冷凝后释放真空并翻箱,取出铸件,进行下一个循环。

消失模铸造 - 消失模铸造的主要优点

 

  1.铸件尺寸形状精确,重复性好,具有精密铸造的特点; 
  2.铸件的表面光洁度高; 
  3.取消了砂芯和制芯工部,根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品; 
  4.不合箱、不取模,大大简化了造型工艺,消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品; 
  5.采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型,根除了由于水分、添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品; 
  6.大大简化了砂处理系统,型砂可全部重复使用,取消了型砂制备工部和废砂处理工部; 
  7.落砂极其容易,大大降低了落砂的工作量和劳动强度; 
  8.铸件无飞边毛刺,使清理打磨工作量减少50%以上; 
  9.可在理想位置设置合理形状的浇冒口,不受分型、取模等传统因素的制约,减少了铸件的内部缺陷; 
  10.负压浇注,更有利于液体金属的充型和补缩,提高了铸件的组织致密度; 
  11.组合浇注,一箱多件,大大提高了铸件的工艺出品率和生产效率; 
  12.减少了加工裕量,降低了机加工成本; 
  13.易于实现机械化自动流水线生产,生产线弹性大,可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产; 
  14.可以取消拔模斜度; 
  15.使用的金属模具寿命可达10万次以上,降低了模具的维护费用; 
  16.减少了粉尘、烟尘和噪音污染,大大改善了铸造工人的劳动环境,降低了劳 
  动强度,以男工为主的行业可以变成以女工为主的行业; 
  17.简化了工艺操作,对工人的技术熟练程度要求大大降低; 
  18.零件的形状不受传统的铸造工艺的限制,解放了机械设计工作者,使其根据零件的使用性能,可以自由地设计最理想的铸件形状; 
  19.可减轻铸件重量; 
  20.降低了生产成本; 
  21.简化了工厂设计, 固定资产投资可减少30∽40%,占地面积和建筑面积可 
  减少30∽50%,动力消耗可减少10∽20%; 
  22.消失模铸造工艺应用广泛,不仅适用于铸钢、铸铁,更适用于铸铜、铸铝等; 
  23.消失模铸造工艺不仅适用于几何形状简单的铸件,更适合于普通铸造难以下手的多开边、多芯子、几何形状复杂的铸件; 
  24.消失模铸造工艺可以实现微震状态下浇注,促进特殊要求的金相组织的 形成,有利于提高铸件的内在质量; 
  25.在干砂中组合浇注,脱砂容易,温度同步,因此可以利用余热进行热处 
  理。特别是高锰钢铸件的水刃处理和耐热铸钢件的固溶处理,效果非常理想,能够节约大量能源,缩短了加工周期; 
  26.利用消失模铸造工艺,可以根据熔化能力,完成任意大小的铸件。


消失模铸造 - 消失模铸造生产线

 

一、单机或简易型铸造生产线

 

  通常在铸造车间设置1-2台(造型时用)三维振动台,几个-10多个专用砂箱,砂箱吊运或设有辊(轨)道的砂箱简易输送线,干砂一般是自然冷却或设有简易型砂冷却装置,另加一套抽真空系统和砂除尘筛分设备。投资灵活,费用在8-15万,生产规模一般在500-5000吨。 这种生产模式是比较符合我国国情,花钱少,上马快,深受我国广大中小企业欢迎,发展十分迅速。这类工厂占我国消失模铸造厂点的90%以上。

二、国产型消失模铸造流水线

 

  采用机械、液压、气动和电控方式,自行设计的国产型生产线,其砂箱数在10 -50余个不等;均设有砂冷却系统设备;生产规模在年产2000―30000吨,投资在50万-400万不等。这类生产厂点约有30家(条)。特点是系统完整,功能齐全,连续作业,适合大批量、大规模生产 。

三、国外引进型消失模铸造

 

  引进国外的这些工厂中,投资少则为约1000余万元,多则为(累计)约8000万元,一般在4000至5000万元之间。


消失模铸造 - 消失模铸造工艺的控制

 

  消失模铸造工艺包括冒口系统设计、浇注温度控制、浇注操作控制、负压控制等。 
  浇注系统在消失模铸造工艺中具有十分重要的地位,是铸件生产成败的一个关键。由于铸件品种繁多、形状各异,每个铸件的具体生产工艺都有各自的特点,并且千差万别。这些因素都是直接影响到浇注系统设计结果的准确性。 
  浇注系统设计与传统砂型铸造有一定区别。在浇注系统设计中,应考虑到这种工艺的特殊性,浇注系统各部分截面尺寸与铸件大小、模型簇组合方式以及每箱件数都有关系。 
  模型簇组合方式可基本反映铸件的特点,以及铸件的补缩形式。由于模型簇的存在,使得金属液浇入后的行为与砂型铸造有很大的不同。在浇注过程中模型气化需要吸收热量,所以消失模铸造的浇注温度应略高于砂型铸造。 
  设计浇注系统各部分截面尺寸时,应考虑到消失模铸造金属液浇注时由于模型存在而产生的阻力,最小阻力流面积应略大于砂型铸造。 
  负压是黑色合金消失模铸造的必要措施。负压的作于是增加型砂强度和刚度的重要保证措施,同时也是将模型气化产物排除的主要措施。负压的大小及保持时间与铸件材质和模型簇结构以及涂料有关。 
  消失模铸造浇注操作最忌讳的是断续浇注,这样容易造成铸件产生冷隔缺陷,即先浇入的金属液温度降低,导致与后浇注的金属液之间产生冷隔。另外,消失模铸造浇注系统多采用封闭式浇注系统,以保持浇注的平稳性。对此,浇口杯的形式与浇注操作是否平稳关系密切。浇注时应保持浇口杯内液面保持稳定,时浇注动压平稳。


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