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消失模铸造技术及浇注成形特点

2018-09-30 00:37:12
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消失模铸造技术是一种近无余量、成形的,适合生产复杂零件,被称为是“代表21世纪的铸造”和“铸造中的绿色工程”。它是采用泡沫塑料制作成与零件结构和尺寸一样的实型模样,经浸涂耐火涂料,烘干后进行干砂造型,振动紧实,然后浇入金属液使模样受热气化消失,从而与模样形状一致的金属零件的铸造方法。
消失模铸造的泡沫模及铸件的照片。与其他铸造工艺相比,它具有诸多优点:①铸件的尺寸、表面粗糙度低;②增大了铸件结构设计的自由度;③散砂紧实、无粘结剂,简化了铸件生产工序,提高了劳动生产率;④容易实现清洁生产等。自20世纪50年代消失模铸造技术发明以来,它已取得了相当大的发展,在汽车行业中,如发动机的缸体、缸盖、电机壳体等复杂零件的铸造中已获得了广泛应用。消失模铸造应用较广泛的金属材料主要集中在铸铁、铸钢等黑色合金上,其相关技术的理论研究和实际应用已经非常成熟,而Al,Mg合金的消失模铸造技术发展相对较慢,A1合金消失模铸件受到一些缺陷的困扰,废品率居高不下,应用推广受阻,而Mg合金消失模铸造技术还未能在工业中获得实际应用,仍有许多问题函待解决。因此,开展Al,Mg合金消失模铸造技术方面的研究对于扩大消失模铸造技术的应用和推广具有重大的理论价值和实际意义。
至20世纪90年代中期,我国的消失模铸件产量还很少,较近五六年,消失模铸造发展才进入发展期。铸铁件的消失模铸造生产技术在我国已基本成熟,铸钢件(除低碳钢件外)的消失模铸造技术我国也基本掌握。据统计,2007年我国消失模铸件产量达到64.8万t,其产量和企业数量均列世界第1,而A1合金消失模铸件的产量达不到总产量的0.5%。综上,A1合金的消失模铸造,在美国等铸造发达的汽车行业已广泛应用;但在我国,A1合金消失模铸件受到一些缺陷(主要是小孔、缩松)的困扰,废品率居高不下,A1合金消失模铸件的生产还比较少;引进和自行制造的A1合金消失模铸造生产线还未发挥应有的效益。
为了解决Al,Mg合金消失模铸造中充型浇注、氧 化燃烧、小孔等问题,提高消失模铸造零件的性能,目前正在研究以下几种特种消失模铸造技术:
真空低压消失模铸造技术一它将真空消失模铸造与低压铸造地结合起来,综合了低压铸造与真空消失模铸造的技术优越,在可控的气压下完成充型过程,提高了合金的充型能力;与压铸相比,设备投资小、成本低、铸件可热处理;而与砂型铸造相比,铸件的、表面粗糙度低、生产率高、性能好;在反重力作用下,直浇口成为补缩短通道,浇注温度的损失小,液态合金在可控的压力下进行补缩凝固,合金铸件的浇注系统简单、成品率高、组织致密;需要的浇注温度低,适合于多种有色合金浇注成形。
压力消失模铸造技术一引它是消失模铸造技术与压力凝固结晶技术相结合。其原理是在带砂箱的压力罐中,浇注金属液使泡沫模气化消失后,密封压力罐,并通入压力的气体,使金属液在压力下凝固结晶成形的铸造方法。这种铸造技术的特点是能够显著减少铸件中的缩孔、缩松、气孔等铸造缺陷,提高铸件致密度,铸件力学性能。在外加压力下凝固,外力对枝晶间液相金属的挤滤作用以及使初凝枝晶发生显微变形,可大幅提高冒口补缩能力,使铸件内部缩松;加压凝固还会使氢析出需的内压力才能形核形成气泡,小孔的形成,同时压力增加了气体在固相合金中的溶解度,使可能析出的气泡减少。
振动消失模铸造技术一在消失模铸造过程中施加频率和振幅的振动,使铸件在振动场的作用下凝固。由于消失模铸造凝固过程中对金属液施加了振动,振动力使液相与固相间产生相对运动,从而使枝晶破碎,增加液相内结晶核心,使铸件较终凝固组织细化、补缩提高,力学性能。该技术可利用消失模铸造中现成的紧实振动台,通过振动电机产生的机械振动,使金属液在动力激励下生核,达到细化组织的目的,是一种操作简便、成本低廉、无环境污染的特种消失模铸造新方法。
消失模壳型铸造技术一以消失模铸造的泡沫模为原型,结合熔模铸造的制壳技术结壳,经失模、焙烧后装箱填砂,进行铸造成形。该技术结合了泡沫模的低成本、收缩小、尺寸设计灵活及熔模铸造型壳等优l从,由于浇注前脱去了泡沫模,避免了消失模铸造因泡沫模分 解带来的气孔、夹杂等缺陷以及泡沫模气化吸热而引起的过高浇注温度问题,同时使金属液的充型能力进一步提高。另外,还可结合反重力低压铸造进行成形,使金属液的充型和补缩能力进一步提高。该技术不仅解决了普通消失模铸造易出现的气孔、夹杂等缺陷,还能铸件具有较高的尺寸精度和表面粗糙度以及良好的内在质量和成品率,是一种适合大型复杂薄壁铸件生产的新方法。

 


消失模铸造技术及浇注成形特点由光明机械编辑整理。

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