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    熔模精密铸造型壳局部保温工艺探讨

    作者:高新铸业 日期:2019-08-21
    内容摘要:按照顺序凝固的原则,熔模铸件的浇口一般设计在热节处,但对于形状复杂、热节分散的铸件而言,有时难以实现。

    按照顺序凝固的原则,熔模铸件的浇口一般设计在热节处,但对于形状复杂、热节分散的铸件而言,有时难以实现。熔模铸造的型壳属于厚度相对均匀的多层型壳。由于其热壳浇注的特点,铸件热节处内、外冷铁的使用受到了极大的限制,导致很难保证铸件组织致密,无缩孔、缩松缺陷。“型壳局部保温”工艺可在一定程度上解决这一问题。所谓“型壳局部保温”工艺,即型壳焙烧前,根据铸件结构及铸造工艺特点,在型壳外部,制作保温层,延长此处液态金属的凝固时间,打通或拓宽浇口对较远处热节的补缩通道,从而得到组织致密的铸件。

    型壳局部保温工艺分析与讨论

    1、型壳局部保温工艺的作用

    在浇口处实施型壳局部保温,延长了浇口内钢水的凝固时间,在更长的时间内补充铸件体积收缩。在铸件上实施型壳局部保温,以及在浇口和铸件上同时实施型壳局部保温,打通、拓宽了浇口对较远处热节的补缩通道,均满足了冒口补缩铸件的基本条件,增加了浇口对热节部位的补缩效果,使热节部位组织致密,起到了冒口的作用,具有“冒口效应”。

    2、型壳局部保温工艺可提高铸件工艺出品率

    在未实施“型壳局部保温”前,所列铸件均出现了缩孔、缩松缺陷,为了消除这些缺陷,常用的措施即加大浇口体积或增加浇口个数,这样增加了钢水的消耗,降低了工艺出品率。如DN50法兰阀体、螺纹球阀体,实施型壳局部保温工艺后,工艺出品率分别提高了24%,而且大大减少了组树、切磨浇口及机加工的工作量,提高了工作效率。

    3、型壳保温材料

    保温材料可以是石棉布、石棉毯,还可以是耐火泥。比较而言,耐火泥的使用更加方便灵活。石棉布、石棉毯在使用时需将其固定在型壳上,同时要求石棉质量要好,保证在经过约1100℃,30min以上的焙烧后,不变形、不卷曲,否则达不到预期效果。耐火泥由耐火粘土与水玻璃混合而成,具有粘结性,无需施加外力,可以很方便地按工艺要求敷贴于型壳外部。

    4、保温层厚度

    消火栓阀体实施型壳局部保温工艺时,曾出现由于保温层过厚,导致保温部位字块根部微缩现象。通过实践,此处保温层5mm为宜,且要求均匀。

    型壳局部保温工艺不同于型壳浆料局部堆积。看起来两者均使型壳局部加厚,但前者是按设计意,在需要的地方保温,后者是生产中应尽量避免的,因为它的存在,改变了铸件凝固时的冷却和散热条件。轻则在铸件表面形成不连续的的黄斑点;重则具有“热节效应”,使之形成开放式的缩孔。

    型壳局部保温工艺,延长了保温部位钢水的持续时间,打通、拓宽了浇口对热节处的补缩通道,提高了浇口补缩能力,在一定程度上起到了“冒口”作用,具有“冒口”效应。同时,它提高了铸件工艺出品率,减少了钢水消耗,而且应用起来灵活方便,具有可操作性。

    中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。

    单件小批生产的重型铸件,手工造型仍是重要的方法,手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活,不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等;对于单件生产的重型铸件,采用地坑造型法成本低,投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜,虽然模具、砂箱等开始投资高,但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。

    低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。

    条件方法应适合

    例如同样是生产大型机床床身等铸件,一般采用组芯造型法,不制作模样和砂箱,在地坑中组芯;而另外的工厂则采用砂箱造型法,制作模样。不同的企业生产条件(包括设备、场地、员工素质等)、生产习惯、所积累的经验各不一样,应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合(或不能)做什么产品。

    精度要求和成本

    各种铸造方法所获得的铸件精度不同,初投资和生产率也不一致,较终的经济效益也有差异。因此,要做到多、快、好、省,就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算,以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。

    虽然我国的铸造产业发展处在一个比较困难的时期,但是,从长远的角度来看,我国的精密铸造产业发展还是有一定的希望,市场需求已经慢慢的开始回暖,而且加上我国铸造产业发展拥有的雄厚实力,相信我国的铸造产业产业一定会取得喜人的成绩。

    要从根本上提高铸造技术水平就必须做到以下四点:一、发展模拟技术,提高预测的准确性,加强工艺控制,提高成品率。规律性的问题掌握得还不是很好,从而影响批量生产中的成品率。二、产学研结合。企业的自主创新除了创新意识的增强和研发能力的提升外,还需要重视和加强以精密铸造企业为主体的“产、学、研”相结合。三、重视材料研发。材料是工业的基础,当前还有很多工作要做。在航空航天领域,合金材料尤其是高温合金等一些新型材料的研究、熔炼技术还有待改进,与国外差距还较大。四、注重装备技术的提升。工艺上主要还是设备的问题,很多关键设备,如一些定向凝固设备主要还是依靠进口,因此精密铸造设备的研发仍是重点。