论文部分内容阅读
[摘要]文中介绍了用湿式造型生产中小型铸钢件容易产生的铸造缺陷以及防止缺陷所采取的工艺措施。
[关键词]湿式造型铸钢件铸造工艺
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0184-01
在铸造生产中造型材料的选择、制配和使用将会直接影响铸钢件的质量和生产成本。采用适当的工艺措施可以控制铸件质量,将会提高劳动生产率,降低生产成本。
以前在我车间生产中、小型铸钢件时是采用水玻璃砂造型。水玻璃砂的造型周期在3天以上,生产后型砂不能回收,铸件的表面不容易清理,造成劳动效率很低,材料的浪费比较大。当采用了湿法造型后,可以较大缩短了铸件的生产周期、减少了烘干设备的使用和燃料的消耗，同时型砂还可以重新回收使用。如果在生产工艺操作上采用一些必要的措施,铸件的质量同样能够保证,这样就能起到节省工时和节省材料的目的。
一、湿法造型铸造的缺陷形成和原因分析
为了提高车间的经济效益,对铸45号钢的中小铸件采用湿法造型进行生产。通过试生产发现,湿法造型比用水玻璃砂型生产铸钢件难度大,容易在铸件产生气孔、夹砂和夹渣等许多的铸造缺陷。经过认真分析,发现原因主要为:使用湿法造型水分含量高、强度低。当1600℃左右的钢液向湿型中浇注时,因砂型中水分受热生成的气体会很多,浇注时容易把强度比较低的砂型冲坏,会造成许多的铸件缺陷。
铸造气孔也是湿法造型中最容易出现的缺陷。在铸件产品中,因为出现气孔而报废的占铸件废品量的50％以上。
浇注时当高于1600℃的液态金属注入湿型后,液态金属对型砂产生十分剧烈的热作用,使型砂表面的温度几乎接近液态金属的温度,型砂中含的水分迅速蒸发,会产生许多的气体,型砂中其他辅助材料也会产生气体。如果型砂的透气性能不是很好,气体来不及全部从砂型排出时,当型砂表面气压大于一定数值后,气体就可能会进入液态金属中。气体进入液态金属后,如果上部砂型的透气性较差,而且没有排气冒口等措施不好,气泡就有可能出现在铸件的外表面部位,使铸件的部分表面产生气孔铸造缺陷。浇注过程中产生的气体进入液态金属后,如果遇液态金属温度较低,运动粘度又大,气体的上浮阻力加大,产生的气泡在液态金属中就会上浮比较慢,甚至没等气泡上浮时铸件已经结壳凝固,这时候气泡就会驻留在铸件的表面皮下,这样就形成了皮下气孔。
夹砂也是湿法造型常见的一种铸造缺陷。夹砂是在铸件表面的一层金属瘤状或者片状物,在金属瘤之间残夹着一层型砂。
湿式砂型强度较低,当1600℃左右的液态金属向湿型注入时,很容易把砂型冲坏,冲掉的砂粒会随着液态金属流入型腔。温度高的金属液体与细小的砂粒表面之间会相互作用,经常会把它们熔化,生成了复杂的硅酸盐。另外液态金属在高温下自身的氧化,也能生成氧化渣。如果这些渣子跟随液态金属进入型腔里,金属凝固之后,就会粘在铸件的表面,形成夹渣。这样不但降低了铸件的表面质量,还会加大铸件清砂的工作量。
二、采用的工艺措施
1、型砂的制备
为了提高铸件产品的质量,在造型型砂的配制上,我们车间采用细粒面砂和高透气性的背砂。跟液态金属直接接触的型砂用细粒的面砂,其它部分采用透气性高的背砂。背砂是日常使用的一般粘土砂既旧砂。要求面砂的耐火度要高,背砂的耐火度可以低一些。
车间采用四种面砂作试验对照，它们结果在使用性能、铸件的表面粗糙度差别都不大，所以采用比较经济、操作十分方便的配方(10％膨润土+2％糖浆)为造型用面砂。为了让糖浆在型砂中分布的均匀，加入糖浆之前用适量的一些水进行稀释。制配时先按一定的比例将膨润土加入混砂机碾制5min,然后在加入稀释的糖浆，继续碾制15min，碾制时一定要保证混合均匀。
2、浇、冒口系统的设计要注意下面几个问题：
（1）因为湿型的强度比较低，设计浇注系统时一定要避免液态金属直接冲击砂型，所以浇、冒口系统设计要保证让液态金属平稳、均匀、连续地流入砂型腔体。
（2）在浇、冒口的系统中要采取一定的避渣措施。因为在浇注的过程中,可能会冲掉少量的砂子,液态金属中也会存在一些熔渣等杂质,所以应在液态金属进入砂型前的浇注系统中把它们挡住。浇注系统中采用了离心式集渣包。当液态金属进入集渣包之后会形成一个漩涡,在离心力的作用下一些杂质会被旋转而聚集在集渣包里面,这样基本上就能挡住液态金属中的杂质。如果还有少量的砂子和熔渣进入了型腔,就要让它们能够通过砂型上升到冒口中去。
(3)在湿式造型时,由于砂型里含有的水量比较大,当液态金属注入砂型之后金属冷却比较快,有时会出现砂型腔没有浇满但直浇道里面的金属已经凝固,造成铸件浇不成的现象。所以在设计浇注系统时尺寸应该比干砂型铸造的浇注系统要加大些 (一般加大10％～15％)。
3、造型时要注意以下的问题:
(1)湿式砂型的强度比较低,造型时起模容易损坏,如果损坏了就不好修补,即使修补好后,在浇注时也会冲掉,而且铸件表面不光洁。这就要求模型包括浇注系统都要有一定的拔模斜度(一般3°～5°)。
(2)为了使在浇注过程中产生的大量气体能及时排出 ,上砂型在保持一定的强度下不要捣的太紧,并要留有足够多的排气孔,以便能把浇注后砂型里产生的气体顺利排出。
(3)要严格控制配砂时的含水量 ,造型时中要尽量避免砂型局部增加大量水分,在起模和修型时不要刷水太多。
4、浇注时应该注意下面的问题:
(1)严格控制铸件的浇注速度,如果浇包抬的太高,浇注速度太快,都会造成对砂型剧烈的冲击,产生掉砂。如果浇注速度太慢,液体金属的流动性降低,降温太快时又会产生凝固,使铸件浇不成形。浇注时浇包一定要尽量接近浇口杯,这样做会减少液态金属对砂型的冲击。
(2)要严格控制铸件的浇注温度。要按照铸件的结构、形状合理确定浇注温度。如果温度过高 ,液态金属对砂型的热作用会增大,就会增加对砂型的破坏力。在不影响液态金属的流动性情况下,要在保证铸件不出现浇不足缺陷的情况下,尽可能的降低液体金属的浇注温度。在實际生产中湿式砂型铸造的浇注温度采用1600℃左右。
通过生产实际证明,只要在生产过程中严格操作，同时采取有效得当的工艺措施,湿式砂型铸造中易产生的气孔、夹砂、夹渣等铸造缺陷是可以防止产生的，铸钢件的产品质量是能达到技术要求的。本湿式砂型铸造工艺为中、小型铸钢件生产提供了一个生产周期既快又节省材料的新途径。
[关键词]湿式造型铸钢件铸造工艺
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)28-0184-01
在铸造生产中造型材料的选择、制配和使用将会直接影响铸钢件的质量和生产成本。采用适当的工艺措施可以控制铸件质量,将会提高劳动生产率,降低生产成本。
以前在我车间生产中、小型铸钢件时是采用水玻璃砂造型。水玻璃砂的造型周期在3天以上,生产后型砂不能回收,铸件的表面不容易清理,造成劳动效率很低,材料的浪费比较大。当采用了湿法造型后,可以较大缩短了铸件的生产周期、减少了烘干设备的使用和燃料的消耗，同时型砂还可以重新回收使用。如果在生产工艺操作上采用一些必要的措施,铸件的质量同样能够保证,这样就能起到节省工时和节省材料的目的。
一、湿法造型铸造的缺陷形成和原因分析
为了提高车间的经济效益,对铸45号钢的中小铸件采用湿法造型进行生产。通过试生产发现,湿法造型比用水玻璃砂型生产铸钢件难度大,容易在铸件产生气孔、夹砂和夹渣等许多的铸造缺陷。经过认真分析,发现原因主要为:使用湿法造型水分含量高、强度低。当1600℃左右的钢液向湿型中浇注时,因砂型中水分受热生成的气体会很多,浇注时容易把强度比较低的砂型冲坏,会造成许多的铸件缺陷。
铸造气孔也是湿法造型中最容易出现的缺陷。在铸件产品中,因为出现气孔而报废的占铸件废品量的50％以上。
浇注时当高于1600℃的液态金属注入湿型后,液态金属对型砂产生十分剧烈的热作用,使型砂表面的温度几乎接近液态金属的温度,型砂中含的水分迅速蒸发,会产生许多的气体,型砂中其他辅助材料也会产生气体。如果型砂的透气性能不是很好,气体来不及全部从砂型排出时,当型砂表面气压大于一定数值后,气体就可能会进入液态金属中。气体进入液态金属后,如果上部砂型的透气性较差,而且没有排气冒口等措施不好,气泡就有可能出现在铸件的外表面部位,使铸件的部分表面产生气孔铸造缺陷。浇注过程中产生的气体进入液态金属后,如果遇液态金属温度较低,运动粘度又大,气体的上浮阻力加大,产生的气泡在液态金属中就会上浮比较慢,甚至没等气泡上浮时铸件已经结壳凝固,这时候气泡就会驻留在铸件的表面皮下,这样就形成了皮下气孔。
夹砂也是湿法造型常见的一种铸造缺陷。夹砂是在铸件表面的一层金属瘤状或者片状物,在金属瘤之间残夹着一层型砂。
湿式砂型强度较低,当1600℃左右的液态金属向湿型注入时,很容易把砂型冲坏,冲掉的砂粒会随着液态金属流入型腔。温度高的金属液体与细小的砂粒表面之间会相互作用,经常会把它们熔化,生成了复杂的硅酸盐。另外液态金属在高温下自身的氧化,也能生成氧化渣。如果这些渣子跟随液态金属进入型腔里,金属凝固之后,就会粘在铸件的表面,形成夹渣。这样不但降低了铸件的表面质量,还会加大铸件清砂的工作量。
二、采用的工艺措施
1、型砂的制备
为了提高铸件产品的质量,在造型型砂的配制上,我们车间采用细粒面砂和高透气性的背砂。跟液态金属直接接触的型砂用细粒的面砂,其它部分采用透气性高的背砂。背砂是日常使用的一般粘土砂既旧砂。要求面砂的耐火度要高,背砂的耐火度可以低一些。
车间采用四种面砂作试验对照，它们结果在使用性能、铸件的表面粗糙度差别都不大，所以采用比较经济、操作十分方便的配方(10％膨润土+2％糖浆)为造型用面砂。为了让糖浆在型砂中分布的均匀，加入糖浆之前用适量的一些水进行稀释。制配时先按一定的比例将膨润土加入混砂机碾制5min,然后在加入稀释的糖浆，继续碾制15min，碾制时一定要保证混合均匀。
2、浇、冒口系统的设计要注意下面几个问题：
（1）因为湿型的强度比较低，设计浇注系统时一定要避免液态金属直接冲击砂型，所以浇、冒口系统设计要保证让液态金属平稳、均匀、连续地流入砂型腔体。
（2）在浇、冒口的系统中要采取一定的避渣措施。因为在浇注的过程中,可能会冲掉少量的砂子,液态金属中也会存在一些熔渣等杂质,所以应在液态金属进入砂型前的浇注系统中把它们挡住。浇注系统中采用了离心式集渣包。当液态金属进入集渣包之后会形成一个漩涡,在离心力的作用下一些杂质会被旋转而聚集在集渣包里面,这样基本上就能挡住液态金属中的杂质。如果还有少量的砂子和熔渣进入了型腔,就要让它们能够通过砂型上升到冒口中去。
(3)在湿式造型时,由于砂型里含有的水量比较大,当液态金属注入砂型之后金属冷却比较快,有时会出现砂型腔没有浇满但直浇道里面的金属已经凝固,造成铸件浇不成的现象。所以在设计浇注系统时尺寸应该比干砂型铸造的浇注系统要加大些 (一般加大10％～15％)。
3、造型时要注意以下的问题:
(1)湿式砂型的强度比较低,造型时起模容易损坏,如果损坏了就不好修补,即使修补好后,在浇注时也会冲掉,而且铸件表面不光洁。这就要求模型包括浇注系统都要有一定的拔模斜度(一般3°～5°)。
(2)为了使在浇注过程中产生的大量气体能及时排出 ,上砂型在保持一定的强度下不要捣的太紧,并要留有足够多的排气孔,以便能把浇注后砂型里产生的气体顺利排出。
(3)要严格控制配砂时的含水量 ,造型时中要尽量避免砂型局部增加大量水分,在起模和修型时不要刷水太多。
4、浇注时应该注意下面的问题:
(1)严格控制铸件的浇注速度,如果浇包抬的太高,浇注速度太快,都会造成对砂型剧烈的冲击,产生掉砂。如果浇注速度太慢,液体金属的流动性降低,降温太快时又会产生凝固,使铸件浇不成形。浇注时浇包一定要尽量接近浇口杯,这样做会减少液态金属对砂型的冲击。
(2)要严格控制铸件的浇注温度。要按照铸件的结构、形状合理确定浇注温度。如果温度过高 ,液态金属对砂型的热作用会增大,就会增加对砂型的破坏力。在不影响液态金属的流动性情况下,要在保证铸件不出现浇不足缺陷的情况下,尽可能的降低液体金属的浇注温度。在實际生产中湿式砂型铸造的浇注温度采用1600℃左右。
通过生产实际证明,只要在生产过程中严格操作，同时采取有效得当的工艺措施,湿式砂型铸造中易产生的气孔、夹砂、夹渣等铸造缺陷是可以防止产生的，铸钢件的产品质量是能达到技术要求的。本湿式砂型铸造工艺为中、小型铸钢件生产提供了一个生产周期既快又节省材料的新途径。