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烧结机壁板消失模铸造的工艺设计
发表时间:2018-07-18     阅读次数:     字体:【

摘要:消失模铸造作为新兴的铸造工艺方法,较之传统的铸造方式有较大的优势,其工艺流程与之也有较大区别。虽然如此,传统的铸造工艺中仍然有许多地方是值得吸收总结的,本文以烧结机壁板为例,说明此点。

1.前言

今日我公司完成安阳某立冷现场进行工艺浇注工作,该现场在引进消失模工艺之前,使用水玻璃砂进行造型,其浇注出来铸件表面质量较差,粘砂较严重,尤其对芯砂不便于清砂。消失模铸造又称作“干型铸造”,以干砂作型砂,由埋箱震动和浇注时抽取负压使干砂紧固在白模涂料层外形成铸型,浇注时用铁液置换白模得到铸件的浇注方法[1]。

消失模铸造在国内起于20世纪五、六十年代,近20年才处于蓬勃发展阶段。现阶段在国家节能减排、改善环境的大前提下,消失模铸造正被越来越多的企业接受,消失模铸造工艺处于普及状态,越来越多的铸件需要制定合理的消失模铸造工艺,这也成为每一个消失模从业者急需解决的问题[2]。从传统铸造工艺中吸收裨益,制定合理的消失模铸造工艺是一个值得尝试的方法[3]。

2.铸件分析

烧结机壁板是烧结机上重要工件,为高铬耐热件(其中Cr含量能达到20左右),中间两个管道通水降温,要求不能渗水,表面质量要求较高,不允许有气孔、渣孔、缩松缩孔等缺陷,需加工保证配合。单件铸件质量近700Kg,轮廓尺寸为:2000×168×320(mm),中间部位有两个通孔∮26mm,铸件下部有深30mm盲孔。

3.铸造工艺分析

消失模铸造在该铸件上的应用,其工艺方案的主要难点在于中间部位有两个通孔∮26mm以及下部深30盲孔。对于盲孔由于铸件的使用情况,其必须向下,为防止出现铁包砂情况,需预先做预填。至于通孔,由于尺寸小长度长,只用干砂不做处理肯定会出现缺陷。首先参考一下该厂的原有工艺。

该现场原先使用水玻璃砂铸造工艺,其基本的工艺流程包括:混砂——制模——下芯——合模。

在混砂机中将细石英砂与水玻璃混和好后,填入铸型坑中,先在四周填好一定厚度的水玻璃砂做加固层,放入木模后逐层填加水玻璃砂,充分捣实。取出木模后,首先对做好的模型进行修补,尤其是下方凸台。做好浇注系统后,扎孔通CO2进行固化,固化后将内部的浮砂吹出。用内径26mm的铁管两边用铁板做支撑做芯,为防止铁水对内浇口处的铁管过分冲刷,特意在两内浇口铁管上焊上两块厚20mm的铁板。在平板上用铁沙箱做浇口及两明冒口,做好后与之前的模型合模,浇口对正即可。四周密封后,上方镇石准备浇注。

4.消失模铸造工艺

(1)白区

由于产量限制及铸件形状,该现场易采用手工切割白模。白模苯板密度18~20g/L,充分干燥。经下板切割后得到白模。参考传统水玻璃砂铸造工艺,也采用钢管做通孔,粘接白模时将钢管放入。

该铸件的浇注系统采用侧顶注,内浇口的尺寸为50×50mm,为防止钢管熔透,在内浇口处的钢管上焊20mm厚钢板。钢板在粘接白模过程中焊接到位后,修补白模。粘接过程中为防止胶产生的大量气体,控制胶的使用量。钢管两端用铁片固定,防止在浇注过程中铁水对钢管的冲击引起的偏移。白模粘接粘接如图所示。

(2)黄区

将铸钢涂料充分搅拌后,放入涂料槽中对白模进行刷涂。白模采用三遍涂刷,每一遍涂刷后,放入烘干房后充分烘干,烘干房注意排湿。因现场使用石英砂为型砂,白模涂料厚度达到2mm左右,以防止粘砂。第三遍涂刷后,使用石英砂(200目)、糯米粉、酒精、PVB等混合后做预填物对盲孔进行预填。待充分烘干后方可埋箱造型。

(3)黑区

该现场使用我公司移动振实台,配合雨淋加砂器使用,方便埋箱造型工作。待白模烘干好后,进行埋箱造型工作。首先将砂箱放到振实台上,夹紧后开启雨淋加砂器。放底砂200mm左右后,开启振动电机振实。底砂振实后,用吊装工具将白模放入砂箱,分层加砂振实。砂箱加满后(冒口距离顶层砂面至少100mm),盖薄膜加面砂。浇口杯处四周用水玻璃砂做保护,防止冲砂。

铁水温度到达后出炉,浇注前将负压系统打开,负压度控制在-0.050MPa。待铁水包铁水浇完后,将所有砂箱蝶阀全部打开,负压调至0.015~0.02保压20min。

浇注时,注意浇注速度控制,一般节奏:慢—快—慢。在铁水不反喷的情况下,尽量加快浇注速度,尽量控制在控制在40s内。现场第二天早晨开箱,大约保温14h,开箱后送到抛丸机经行铸件清理。

5.结论

通过现场的多次试浇注,确定的上述工艺流程基本满足浇注出的合格的铸件产品,且能保证较高的正品率。合理的铸造工艺是获得合格铸件的先决条件,消失模铸造作为一种新兴的铸造方式,正在逐渐被行业所接受,其占有份额也逐步扩大。运用传统铸造类型生产的铸件正在尝试用消失模铸造所替代。但传统铸造形式绝对是对消失模铸造工艺的设计是有裨益的。传统铸造形式存在几千年,一直推动着社会的进步,其中有很多东西是值得吸收借鉴的,因此在设计消失模浇注工艺时,不妨参考一下其传统铸造工艺。

但是消失模铸造与传统铸造还是有一定区别的,在设计工艺方案时,我们同样应该考虑进去,例如泡沫占据型腔,气化产生大量气体需排出;铁水遇泡沫后激冷,加上负压作用,其流动性会降低;负压会影响铁水的流动方向,最终会导致最终凝固的地方与传统铸造不同;等等。

 
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