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消失模鑄造工藝實例分析老陸要說的是:學(xué)技術(shù)的道路上沒有捷徑。尤其是像消失模鑄造這樣變化極大的生產(chǎn)形式。技術(shù)人員只有通過不斷學(xué)習(xí),不斷試驗,不斷的從別的案例中吸取教訓(xùn),才能少在生產(chǎn)中犯錯誤,才能做出更優(yōu)質(zhì)的鑄件。 比如用消失模生產(chǎn)出一鑄件出現(xiàn)氣孔,造成這種缺陷的原因常在兩個以上。 所以,學(xué)習(xí)消失模鑄造技術(shù),就要多看案例,然后從中學(xué)習(xí)生產(chǎn)經(jīng)驗,以便在日后的生產(chǎn)中,活用活用,達到消除鑄件缺陷,提高鑄件質(zhì)量的目的。 過去通常是由鑄造車間以傳統(tǒng)砂型鑄造來完成鑄件的毛坯制作。雖然后來人們采用樹脂砂和覆膜砂熱芯盒來制作型芯,較普通砂型鑄造有長足的進步,也取得很好的效果。但是,這些鑄造原材料往往是不可再生或者再生砂的利用率較低,加之對鑄造操作技能要求高,卡盤其內(nèi)腔的形成必須要下砂芯,為了保證外端面的表面質(zhì)量,而且許多工廠都采用吊芯,即把內(nèi)腔成形的砂芯幾乎完全要懸空固定在分型面的上箱。這樣就很難避免在合箱時出現(xiàn)掉砂,以及型芯配合不當(dāng)而造成的擠砂、掉砂缺陷。另外,由于砂芯在合箱后一般要等待澆注,也很容易吸潮,所以用砂型鑄造的鑄件以砂眼、氣孔缺陷較多,成品率僅70%左右。因此,鑄造車間一般不愿意接受這種完全機械加工(俗稱“全扒皮”)的鑄件。在這樣綜合背景影響下,考慮到消失模鑄造不需要下芯、合箱,工序上相對比較簡單,生產(chǎn)機床附件的企業(yè)才考慮用消失模鑄造機床附件卡盤毛坯。 (1)對卡盤鑄件特征的分析。圖2所示為三爪卡盤泡塑模樣,圖3所示為三爪卡盤鑄件實物。將內(nèi)腔圓朝上放置,這與傳統(tǒng)砂型鑄造的吊芯同為一個道理,即鑄件的重要部位在鑄型中應(yīng)盡量位于下部的凝固原則。實踐證明,這樣使得卡盤的大端面機加工后幾乎不存在任何缺陷,但不能套搬砂型鑄造工藝?ūP鑄件雖然壁厚基本均勻,但由于設(shè)置有卡盤槽,由三等份或四等份把卡盤均分,所以在設(shè)計澆注系統(tǒng)時必須讓其能等量均衡充型,三爪卡盤的內(nèi)澆道設(shè)計為3個,四爪卡盤的內(nèi)澆道則設(shè)計為4個,依此均等分布在內(nèi)圓的上部。上部設(shè)計的圓環(huán)形狀的冒口,也是依照鑄件的等份結(jié)構(gòu),冒口頸依然分別設(shè)置是3個(三爪卡盤)或4個(四爪卡盤)。設(shè)計直澆道時考慮消失模鑄造的特殊性,必須讓泡塑模樣的氣化產(chǎn)物完全進入冒口里,因此靜壓頭就不能小,在直澆道截面積不變的情況下,就得把直澆道的高度適當(dāng)加高。為了避免澆注時間過長,選用半開放式澆注系統(tǒng),使流道截面積足夠大,使?jié)沧r整個過充型程時間較短,獲得了較為理想的鑄件。
(3)在策劃澆注系統(tǒng)時,考慮到卡盤的等分結(jié)構(gòu),我們設(shè)計的內(nèi)澆道、橫澆道也與卡盤的等份完全一致,這樣就保證了充型過程的均衡性,給鑄件均衡凝固人為地創(chuàng)造了條件,在機加工過程也反映出鑄件的硬度非常一致,沒有如其他鑄件所出現(xiàn)的硬度差較大的問題。對于冒口系統(tǒng)的設(shè)置,冒口頸也與卡盤的等份完全一致,冒口頸上部設(shè)置相連接的圓環(huán)(圓的內(nèi)外徑和卡盤基本相同)形狀冒口體,足以存儲先頭流經(jīng)型腔因熔解、氣化模樣而逐漸降溫的鐵液進入圓環(huán)冒口體內(nèi)(圖4所示為組裝并粘結(jié)系統(tǒng)后的卡盤模樣),當(dāng)然設(shè)計的主要意圖是要收集儲存消失模鑄造所用的泡沫塑料模樣(即白件)熱解物以及未氣化的殘渣。澆注后我們把圓環(huán)冒口體橫向切割后研磨,觀察其截面,發(fā)現(xiàn)有很明顯的積碳物和渣質(zhì),這就證明達到了我們設(shè)計時集渣的預(yù)期目的。當(dāng)時,我們設(shè)計澆冒系統(tǒng)的目的,對消失模鑄造而言要為熱解產(chǎn)物、未氣化的殘渣“給出路”,要讓這些有害的東西有地方去,還能存儲起來,只有鑄件的型腔排除了殘渣,才能鑄造出內(nèi)在無缺陷、表面完美的高質(zhì)量鑄件。
(4)為了提高工藝出品率,我們曾經(jīng)用串鑄的澆注工藝做過試驗,包括其中使用過“一串二”和“一串三”,結(jié)果成品率均很低,這與澆注系統(tǒng)仍然用普通EPS料制作冒口有決定性關(guān)系。這樣情況下,當(dāng)?shù)诙虻谌颓怀湫偷臅r候,第一或第二個澆冒口系統(tǒng)的EPS材料沒有完全氣化的渣和熱解產(chǎn)物就會進入上面的型腔里,結(jié)果是導(dǎo)致上層模樣型腔形成雙重?zé)峤庠茈y氣化完全,在附壁效應(yīng)的作用下粘附在型腔壁上,另外就是鑄件的表面出現(xiàn)很多的積碳、夾渣缺陷。我們的觀察也是如此,基本是最底層的鑄件比上層的第二個鑄件缺陷少,甚至沒有缺陷, “一串三”的情況也是如此。 (1)機床附件卡盤的材質(zhì)要求是HT300,就此我們?yōu)榱诉_到并符合機床制造企業(yè)的技術(shù)條件,在工藝設(shè)計的同時我們也注意到卡盤材質(zhì)的技術(shù)控制。首先,利用好熔化設(shè)備是中頻感應(yīng)電爐的有利條件,在材質(zhì)配料上,我們堅持常規(guī)五大元素化學(xué)成分符合規(guī)范要求,這樣才是能夠獲得符合力學(xué)性能的基礎(chǔ);其次,不能忽略一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。如原生鐵Ti的影響,因生鐵使用量的多少會直接影響材料中Ti的含量,對材料力學(xué)性能會產(chǎn)生很大的影響。同樣廢鋼是許多合金元素的來源,因此廢鋼用量對鑄鐵的力學(xué)性能的影響是很直接的。在電爐投入使用的初期,我們沿用了沖天爐的爐料配比(生鐵:25~35%,廢鋼:30~35%,其余為回爐鐵),結(jié)果材料的力學(xué)性能較低。當(dāng)我們及時調(diào)整了廢鋼的用量后,問題很快得到了解決,因此廢鋼在熔化過程中是一項非常重要的控制參數(shù)。爐料配比對鑄鐵材料的力學(xué)性能有著直接的影響,這就是熔煉控制的重點。 (3)在液態(tài)鑄鐵中加入孕育劑,可以形成大量亞顯微核心,促使共晶團在液相中生成。接近共晶凝固溫度時,生核處首先形成細小的石墨片,并由此成長為共晶團。每一個共晶團的形成,都會向周圍的液相釋放少量的熱,形成的共晶團越多,鑄鐵的凝固速率就越低。凝固速率的降低,就有助于按鐵-石墨穩(wěn)定系統(tǒng)凝固,而且能得到較多的A型石墨組織,保證了基體組織符合技術(shù)條件。 (4)為了確?ūP鑄件內(nèi)在質(zhì)量及切削性能的穩(wěn)定,鑄造車間加強生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝管理。對熔煉工部要求所用的原材料必須嚴格控制,做好爐料管理,分類堆放,入爐時準確稱量。尤其是對要加入的廢鋼,堅持精挑細選,防止Cr、Te、V等阻礙石墨化元素含量高的廢鋼加入,減少對切削加工的影響。對清理工部嚴格控制鑄件出箱時間,防止因為翻箱出活過早、冷卻過快而導(dǎo)致鑄件表面硬度超標。消失模鑄造的工序過程控制更應(yīng)從嚴細化,每個環(huán)節(jié)都嚴格把關(guān),才能保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 對機床附件卡盤采用消失模鑄造時,既吸收傳統(tǒng)砂型鑄造工藝的長處,把大端面朝下放置,又利用消失模鑄造的特性,設(shè)置圓環(huán)形集渣、補縮冒口,以及等量均衡充型的澆注系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的普通砂型鑄件相比,滿足了產(chǎn)品的技術(shù)要求,鑄件各項質(zhì)量指標均高于砂型鑄造鑄件,單體重量減輕12%,鑄件尺寸精度達到了CT8級,重量精度也達到MT7級,機械加工的廢品率降低20%左右。另外,采用消失模鑄造,原材料消耗減少,生產(chǎn)車間的環(huán)境明顯改善,作業(yè)工人的勞動強度有所降低,充分顯示了消失模鑄造的優(yōu)越性。 |

