垂直分型无箱射压造型线应用中的几个工艺问题

垂直分型无箱射压造型线应用中的几个工艺问题一、前言最近30年来，从通过机械化、自动化以求提高劳动生产率，到着重于降低生产成本和提高铸件的尺寸精度，粘土湿砂造型技术有了重大的发展。展。紧实度的铸型、提高生产率和降低造型作业时产生的噪音。垂直分型无箱挤压造型机是有代表性的现代造型设备中的一种100家以上。为使造型设备充分发挥其能力并保证生产高质量的铸件厂的人员参考。二、型砂型砂是影响铸件质量的重要因素之一，型砂控制是铸造厂生产过程控制中的重要环节。1、对原材料的要求原砂对于较小的机型，建议采用平均粒度为0.14~0.20mm的原砂。按我国标准15组的原砂，按JB2488-7875/150，且偏粗的原砂。0.14~0.18的原砂，按我国标准GB9442-8815组偏细的原砂，按JB2488-7875/150，且偏细的原砂原砂的粒度分布，以集中于3~4筛者为好。对原砂的颗粒形状，一般不作限定，但是，对于有深砂台、脱模困难的铸型，则应采用圆形的原砂。用圆形砂配制的型砂，其脱模性能比用多角形原砂都好得多。1400℃。与此相应，其SiO2含量一般应在9085SiO296原砂的含泥量应在0.5%以下，这对控制型砂的总含泥量是有益的。膨润土钠膨润土有很多优异的性能，如膨润值高（用以配成的型砂有较好的抗夹砂能力，热（性好）等，都是钙膨润土所不及的。较短，型砂的湿抗压强度较高，型砂的流动性较好，铸型浇注后落砂性能较好等。因此，不能笼统地说钠膨润土比钙膨润土好，要视具体情况和特定要求有分析地选用。常多同时采用两种膨润土，适当地配用，以各取其所长。夹紧板，将一组铸型夹紧后推进，不由铸型推动铸型，采用这种方式的要求。在此种条件下，采用钙膨润土就更有其独到之处。粘结剂。具体要求是：12%；95%（重量）0.075mm膨润质（或胶值价）和试样的强度性能稳定；吸蓝量数值稳定。煤粉型砂中的煤粉应符合以下要求灰分 ≤10%；水分 ≤3%；挥发分30~40%；含硫量≤1%；关于煤粉的粒度要求，我国机械行业标准JB/T9222-199995的颗粒通过0.106mm0.075mm之间的粒状煤粉，以不同的粒度级配适应不同的生产条件。2、对型砂性能的要求的状态下运行所必需的。为确保型砂的质量稳定、一致，还需严格规定各项性能的检测频次。型砂的性能各种型号的造型设备对型砂性能的要求基本上是相同的，但是，制造的铸型尺寸不同，性能要求也随之小有差别，见表1。不同型号设备要求的指标型砂性能水分不具体限定，以保证可紧实性符合要求为原则表不同型号设备要求的指标型砂性能水分不具体限定，以保证可紧实性符合要求为原则铸型尺寸较小的设备铸型尺寸较大的设备湿抗压强度（kPa）167~206216~245湿抗拉强度（kPa）>19.6>24.0湿抗劈强度（kPa）>29.4>37.3透气性>50>50可紧实性（%）40±540±5含泥量（%）11~1311~14活性膨润土含量（%）>7>8挥发分（%）1.5~3.01.5~3.0925℃的灼烧减量（%）3.5~7.53.5~7.5各项性能的检测频次根据型砂性能检测的常规和应用此种造型设备的经验，作如下规定。每小时检测一次的项目：可紧实性；水分。每一工作日检测一次的项目：活性膨润土含量；透气性。含泥量；挥发分；基砂粒度（积累数据，供分析研究用。3、对一些主要性能的说明可紧实性以代替手感，是广泛采用的控制型砂性能的重要指标之一。测定方法参见图1。3mm的筛网松散地填入100mm1MPa3100mm，这一读数也就是其高度下降的百分数，即可坚实性数值。在不同的造型条件下，对型砂可紧实性的要求是不同的。的紧实度降低，在砂台部位及射砂的盲区尤为显著。按照实际生产经验，型砂可紧实性的指标最好是40±2%。在实际生产条件下，将可紧实性控制在如此窄的范围内是有困难的，但无论如何都应控制在40±5%的范围内。3～6个单位，如旧砂温度太高，还可能降低6~10如果铸造厂在混砂机放出口取砂样检测型砂的可紧实性，并控制其值在4011湿抗压强度作用所需的强度，而是型块传送过程的需求。在造型线上，全部铸型（包括浇注带上和冷却带上的铸型组（型块截面积减去其中空腔的投影面积核算型砂应具有的湿抗压强度。由两侧夹紧板夹紧后推动，铸型也要承受夹紧板的压力。水分具有粘结能力和可塑性的要素。加入不同量粘土的湿型砂，得到峰值的水分是不同的，见图2。图2 型砂的水分对其湿抗压强度的影1--加膨润土7.45% 加膨润土10%应的粘土膏的水分基本上是相同的。图23.图3型砂粘土膏的水分对型砂湿抗压强度的影1--加膨润土7.45% 加膨润土10%降，抗剪强度下降，型砂的强度也随之急剧下降。25（参见图。水分。水分为上述值时，型砂比较松散，流动性良好，也容易控制可紧实性在规定的范围内。死粘土所吸收的水分见下节。活性膨润土含量活性膨润土是相对于受热后失效的死粘土而言的。铸型浇注后，靠近铸件的型砂受热，其中部分膨润土因脱除了结晶水而失去粘结能力，成为惰性的粉状物质，通常称之为死粘土。死粘土是多孔性物质，因有毛细管作用，吸水能力很强，其所需的水量大约是其量的20%。规定型砂中的活性膨润土含量，是为了保证型砂有必要的强度和较好的抗夹砂能力。胀缺陷（夹砂或鼠尾纹。所以，不可以用“型砂的强度够高”作为容允活性膨润土含量不足的借口。死粘土没有吸附能力，故可以用吸附亚甲基蓝的方法测定型砂中的活性膨润土含量。湿抗拉强度和抗劈强度的强弱，可以综合地反映紧实状况（粘结桥的数量等因素，基本上不受砂粒形状的影响。但是粘土湿型砂的抗粒强度值很低，不及其抗压强度1/10，测定时对操作者的要求甚高测定湿抗劈强度的情形见图4.用Φ50×50试验时，应使试验的直径与两端压头的中心线对准，为此，可用一定位支承楔块托住试样，然后加一很小的预负荷，待试验机上压应力读数到3kPa时，即可取下支承楔块，并继（即试样直径×试样高度，求得型砂的湿抗劈强度。1963，F.HofmannDietertA.L.Graham研究了粘土湿型砂抗劈强度与抗拉强度的相关性。D.Boenisch由试验求得湿抗拉强度=0.65湿抗劈强度。三、浇注系统对于垂直分型的铸型，有多种浇注系统可供选用。统，现已成为此种造型工艺的重要组成部分。采用此种浇注系统，有以下优点：·能制造致密的铸件；·工艺出品率高；·浇注时间可满足生产节拍的要求；·铸件的显微组织均匀；·清磨内浇口的工作量小；·铸件的尺寸精度高；·适用于各种铸造合金。1、浇注系统的基本特点有的效果。严格的封闭式浇注系统口的截面面积最小，由内浇口逆推到浇口杯，浇注系元各组元的截面积依次增大。我们在这里说“严格的封闭式浇注系统充满。在流嘴结构上和浇注操作方面，都应保证浇注时很快使整个浇注系统充满金属液。5a）的情形是正常的，浇包供给的金属液保证了系统的封闭，从而也保证了铸件的质量。图5b）的图5 浇包流嘴的作用因此，采用此种工艺时，除正确设计浇注系统各组元外，要特别注意浇包流嘴的修筑，并严格要求浇注作业符合要求。一个铸型中的多个型腔同时充满都同时充满，这对于缩短浇注时间和保证铸件质量的一致都是重要的。现以图6为例，说明如下：图6 一型铸造12个铸件的铸型在同一铸型中，安排了12个相同的铸件。在浇注系统充满而且封闭的情况下，要使各个型腔同时注满，就必须使通过各内浇口进入各型腔的金属液的体积流率相同。金属液的体积流率=v·F式中v—金属液的流速（mm/s）F—内浇口的截面积（mm2）铸型中处于不同高度的内浇口，由于金属液的压头不同，通过的金属的流速各不相同，大体上可用下式表述：式中h为金属液的平均压头m。要使进入各内浇口的金属液的体积流率相同，就应满足即：v1F1=v2F2=v3F3即：运算得到：处金属液的平均压头成反比。运算得到：不再举例。2、确定浇注系统各组元的截面积截面积的列线图，规定了根据内浇口截面积推算浇注系统中其他组元的方法。由列线图查定内浇口的截面积图7是确定内浇口面积的列线图。确定内浇口的截面积，需用以下的数据：每一个铸件的重量（k，由计算或称样件求得；充满每型腔所需的时间T4秒左右；因金属液与铸型间的摩擦而致的流速损失，简称摩擦系数的，一般可取值d.内浇口处的金属液平均压头（m。图7 确定内浇口截面积的列线图676得知：G=2kgT=6sm取0.5；h1=100mm；h2=250mm；h3=350mm首先，在左边的座标上找到G=2kg的一点。从这一点顺斜线向右下方移动，到与T=6s由此交点水平向右移动，到与m=0.5的垂直线交于一点。再由此交点顺斜线向右下方移动，到与h1=100，h2=250和h3=350交点分别水平向右移动，即得到处于不同位置的内浇口的截面积：F1=70mm2；F2=45mm2；F3=38mm2实际上浇注时，有向下引流的作用，如按这些理论值定内浇口截面积，则下层型腔的充6所示的铸型，实际上宜选取的FF1=80mm2；F2=45mm2；F3=30mm2直浇道图6所示铸型，共设2个直浇道，每一直线道供给6个内浇口。这6个内浇口的总截面积∑F=2F1+2F2+2F3=2×80+2×45+2×30=310mm2每一直浇道的截面积比内浇口总面积增加20%。F =1.2×310=370直横浇道一般情况下，横浇道的截面积比其供给的直浇道的总截面积大30%。如横浇道距铸型顶部的距离小于75mm，固其中金属液的压头小，截面积应比直浇道大100%。内浇口的形状口应在铸件发生石墨化膨胀前凝固，以免石墨化膨胀时将铁水从内浇口挤出。建议采用薄内浇口，其厚度视铸件壁厚而定，参见表2.表2 按铸件壁厚选定内浇口厚度铸件壁厚铸件壁厚(mm)3~1010~1515~2020~25内浇口厚度1.52.02.53.0采用薄内浇口，也利于铸件与浇注系统分离，并可减轻打磨浇口的工作量。3、浇注系统的结构和标准化组件厂，是方便而实用的。在此基础上还设计了浇注系统各组元的标准。浇注系统的结构见图8。图8 浇注系统的结构①②两种浇口杯，③横浇道，④横浇道，⑤T形接头，⑥直浇道，⑦直浇道浇口杯浇口杯有两种形式：一种供自动浇注用，见图9；另一种供人工浇注用，见图10。每种浇口杯各有4种规格，供选用，以保证金属液的流率与铸件相适应。910积流率核算。浇口杯编（kg/s）浇口杯编（kg/s）浇口杯重量尺寸（mm）号（kg）ABC1≤3340301523~5445351535~7650402247~119604522件号数量名称材料12浇口杯体铸铁22易损片铸铁34M6×18螺钉钢425×20定位销钢56M6×40螺钉钢浇口杯编浇注流率浇口杯重量尺寸（mm）浇口杯编浇注流率浇口杯重量尺寸（mm）号（kg/s）（kg）ABCD1≤22.55030153022~2.83.06040153032.8~3.84.07050224043.8~55.580552245件号数量名称材料12浇口杯体铸铁22易损片铸铁34M6×18螺钉钢425×20定位销钢56M6×30螺钉钢内浇口由图7确定内浇口面积后，请参照图11选定其具体结构。最好采用顶注方案，在采用顶注方案有困难时，建议采用侧注方案。图11 内浇口直浇道直浇道的截面积算出后，可根据铸型中安排铸件的情况，选用图12或图13中的直浇道。图12 和浇口杯相连的直浇道图13 和T形接头相连的直浇道（4）T形接头直浇道选定以后，可按直浇道相同的序号自图14中选取下列T形接头。图14 T形接头（5）横浇道横浇道的结构和尺寸见图15。直浇道选定后，按直浇道的序号选横浇道。图15 横浇道四、模具1、模板量，厚模板宜用铝合金制造，其外框镶钢。脂填充。模板工作面和底面的不平行度一般应不大于0.05mm。2、模样模样材料模样可用多种材料制造，常用的材料及模样的使用寿命如下:模样材料使用寿命（射砂次数）硬木500~1000环氧树脂、石膏5000~50000铜合金20000~50000铝合金20000~60000锌、铝、铜合金40000~60000灰铸铁低合金钢

200000~300000300000~500000如采用环氧树脂模样，则型砂的温度应严加控制，不得超过40℃。取模斜度建议采用的取模斜度见表3.的角度较小。要求取模斜度特别小时，模样最好用铜合金制造，且应注意使表面光滑。模样上深模腔的处理匀；二是脱模困难，砂台容易破断。为使型砂能均匀填入模腔，可在其中装设通气塞，如图16所示。图16 深模腔内装通气塞的情况（图17，取模时，橡胶半球推动砂台，使其方便地脱出模腔，如图17b所示。图17 采用橡胶半球辅助取模的情况18是用过盈配合的尾部塞入模样上的孔中。图18 橡胶半球的固定方式3、模样的装设铸型边缘的吃砂量吃砂量应根据模样高度和铸件的壁厚确定，表4中的数据可供参考。建议对不同壁厚的铸件选用的吃砂量（mm）模样的总高度建议对不同壁厚的铸件选用的吃砂量（mm）模样的总高度铸件壁厚<10mm铸件壁厚10~15mm铸件壁厚15~20mm铸件壁厚20~25mm铸件壁厚（mm）上边侧边底边上边侧边底边上边侧边底边上边侧边底边上边侧边底边<5070303070504070605070706070807050~100704040706050707060708070709080100~1507050507070607080707090807010090150~