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消失模铸造的机械性能及广泛应用

2018-07-30 21:55:57
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消失模铸造又称实型铸造,它是采用与所需铸件形状、尺寸相同的泡沫塑料模代替铸模进行造型,泡沫模样不取出呈实体铸型,浇入金属液汽化并取代泡沫模样后形成理想的铸件的铸造技术,被称为是“代表21世纪的铸造”和“铸造中的绿色工程”。消失模铸造已在汽车发动机的缸体、缸盖、电机壳体等复杂零件的铸造中获得了广泛应用。
在上世纪90年代中期,我国的消失模铸件产量很少,较近几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(除低碳钢件的渗碳缺陷控制外)的消失模铸造技术在我国也基本掌握。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前茅 。但铝合金消失模铸件的产量达不到总产量的0.5%,而镁合金消失模铸造技术,目前仍然处于研究阶段。因此,铝、镁合金消失模铸造与黑色金属的消失模铸造相比,不论从规模、技术、设备、自动化等方面都明显滞后。
经过数10年技术发展,消失模铸造技术研究及应用已从铸铁、铸钢转向铝镁合金等轻合金。研究表明,镁合金非常适合消失模铸造工艺,其具有如下的优点:
1)镁合金在浇注温度下,泡沫模样的分 解产物主要是烃类(烷烃、烯烃等)、苯类和苯乙烯等气雾物质,他们对充型成形时极易氧 化的液态镁合金具有自然的保护作用;
2)采用干砂负压造型,避免了镁合金液与型砂中水分的接触和由此而引起的铸件缺陷;
3)与目前普遍采用的镁合金压铸工艺相比较,其投资成本大为降低,干砂良好的退让性减轻了镁合金铸件凝固收缩时的热裂倾向;金属液较慢和平稳的充型速度避免了气体的卷入,使铸件可经热处理进一步提高其机械性能。
然而,铝(镁)合金消失模铸造技术发展也存在的难点:
1)充型浇注时,泡沫模样的热解气化将吸收大量的热量,造成合金流动前沿温度下降,过度冷却易形成冷隔、皮下气孔等铸件缺陷。因此,铝镁合金消失模浇注过程中,提高充型能力对获得铝镁消失模铸件至关重要,尤其是薄壁铝、镁合金铸件。
2)铝镁合金消失模铸造的浇注温度高达750℃~780℃,此高温下,铝合金的吸氢严重,易使铸件产生小孔等缺陷;而镁合金的氧 化燃烧严重,铸件缩松多。这也是我国铝镁合金消失模铸造技术目前未过关的主要困难。
3)铝镁合金消失模铸造需要低温气化的泡沫模样材料,但泡沫模样材料的研究方面我国进行的研究工作较少。另外,研制适合铝镁合金消失模铸造用、透气性好的涂料,也是等待解决的课题。
消失模铸造工艺的特点是采用无粘接剂的干砂造型,浇注后的消失模铸件需要经过时间的冷却处理,即翻箱落砂、炽热铸件和散砂在振动输送落砂机或落砂栅格上实现分离,带有干涂料成分等杂志的热砂闯过落砂栅格上的孔板进入砂处理及回用系统,经过除尘、磁选分离、筛分、冷却等工序去除旧砂中的杂质、铁豆、粉尘,并使砂的温度降至50摄氏度以下,再输送至砂斗内储存待用。
消失模的冷却处理过程是利用水泥搅拌机对刚打箱倾倒出来的热砂进行混合翻滚搅拌,辅以滚筒外用水喷洒、风冷等降温除尘措施,待砂子冷却后,反转搅拌机滚筒,经过冷却后的砂子在滚筒叶片的输送下从出口落入设计有初筛和细筛的筛分装置,过筛后的砂子再经过一条短距离的带式输送机到斗式提升机上,将砂子提升到造型用砂所需的储砂斗中。
消失模铸造的浇注过程是钢液充型,同时泡塑模具汽化消失的过程。整个过程中需要注意的是:(1)浇道自始至终要冲满钢液,如若不满,由于涂料层强度有限,很容易发生型砂塌陷以及进气现象,造成铸件缺陷。(2)浇筑钢液时要把握住,做到稳、准、快。瞬时充满浇口杯,并做到不断流,吨钢液在大约一分钟左右。如果同箱铸件的钢液断流会吸进空气,有可能引起塌砂现象或者铸件增多气孔的问题,导致铸件报废。(3)消失模铸造采用负压封闭式,而且是在浇口杯以下封闭。钢液进入模塑模具,其开始液化燃烧,并气化消失,钢液前端短距离形成暂时的空腔,所以设计钢液充型的速度和泡塑模型消失的速度大致相同。为防止钢液高温辐射熔化同箱其它模型,浇道适当离铸件模型远一点。立浇道的位置选择整箱铸件较低位置。浇注时注意调节和控制负压真空度在范围内,浇注完毕后保持在负压状态下一段时间,负压停止、钢液冷凝后出箱。


消失模铸造的机械性能及广泛应用由光明机械编辑整理。

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