机床件的铸造工艺有多种例如:树脂砂工艺、覆膜砂工艺以及消失模工艺;其中利用消失模工艺铸造机床件也是近几年才普及的,因其铸造成本低廉、环保、人工成本低、生产周期短等特点逐渐得到广大铸造商的青睐,本文通过讲述其铸造工艺设计思路、涂料涂刷烘干过程、埋箱浇注作业及抛丸清理,讲解消失模生产工艺流程。
产品材质:HT300(常用铸铁排号有HT150、250)
用途:数控机床底座
数控机床、加工中心等是生产制造不可缺少的工业设备,它在制造业有着举足轻重的份量,它应用的领域特别广泛,例如:汽车加工制造、机械设备的制造、军事装备制造等,说它是生产制造业的核心也不为过;数控机床的基本组成包括:数控装置、伺服驱动装置、机床主体、加工程序载体等其他辅助部件,其中机床的主体是整套设备的基础,也是所生产出产品质量、精度的保证。
机床主体工艺分析:
床身类铸件产品作为一种大型铸件,其本身结构较为复杂,铸件本身容易出现气孔、白口、夹渣、冷隔等缺陷,且加工部位容易出现的气孔等问题是不允许的;采用消失模浇注工艺,必须把握好每一环节,每一步细节都不可忽视,尤其在埋箱浇注的前期后续各个细节都需要一一把关,每一步的操作步骤必须按规范进行,出现问题、发现问题及时处理,并做记录,以此提高产品的成品率,避免出现不必要的浇注缺陷。其整体工艺流程为:
白区:(切割/成型机模具)白模组模成型
黄区:浸刷涂料、烘干
黑区:黑区埋箱造型、负压、浇注
抛丸清理、热处理加工
消失模铸造浇注过程中,泡沫遇到铁水后会迅速汽化,铁水温度会下降,如果白模内部未烘干(内部有水份)或黄模烘干不彻底,浇注过程中会出现反喷;浇注温度过低,容易出现冷隔、浇不足等缺陷,有时还会出现泡沫模型气化不完全,使部分泡沫残渣残留到铸件内部或是铸件表面,造成碳缺陷,这种缺陷会导致铸件内部组织疏松,不致密。对此经过不断改进工艺方法采取相应的应对措施,在保证产品合格率的前提下提高生产效率。
1.白区
注:在组型过程中一定注意密封连接位置粘接牢靠不许出现缝隙
表面伤痕及时修补较小部位可用修补膏修补、较大部位用白模边角料与热胶修补,如伤痕过于明显修补难度增加可放弃修补,这样在浸涂过程中涂料不容易进入产品内部,降低废品率。
发泡成型组模:颗粒发泡→成型机成型→白模烘干→组型
颗粒发泡
使用电加热蒸汽预发机,发泡原料为龙王料,预发后珠粒密度22~23g/L,预发后烘干熟化至少5h后使用。(注:预发机蒸汽压力应小于3Mpa)
成型机成型:使用半自动成型机,运行平稳。外界条件设定:蒸汽压力0.4~0.6MPa,水压0.3~0.4MPa,气压0.6~0.8MPa,手动充料。调整设置好运行参数,注意防止白模变形。
白模烘干
将合格的白模放入烘干房内进行烘干。烘干房采用温湿度自动控制,蒸汽烘干为主,电加热辅助。烘干房温度设置为45℃,湿度设置为16%以下。白模放入烘干房内烘干1天,以称重白模重量不变为准,方可进入涂刷环节。
粘接、组型
打磨模型外表飞边毛刺,用纸胶带、双面胶、修补膏修补凹坑、破坏损坏等缺陷;均匀涂刷冷胶,将白模各分片粘接在一起,无论是粘接或者是修补,都要严格控制胶的用量,以减少其对铸件的影响。在浇道设计及冒口上根据产品不同尺寸不同浇注工艺多样化,单件浇注,直浇道60mm*50mm(或直径60)、横浇道50mm*40mm、横浇口60mm*25mm。
将容易受到外力变形的部位用竹条、或者耐高温塑胶条粘接固定支撑。
2.黄区
(1)涂料按照规定配比进行搅拌。涂刷采用浸涂方式,搅拌120min,调整黏度,波美度达到65-68左右即可。
(2)刷涂第一遍涂料时,涂料与水按照1:0.6的配比进行混合,将计量好的水倒入搅拌桶中,开启搅拌机,在搅拌机工作状态下,将涂料缓慢倒入(需整袋完全倒入),搅拌2h以上,涂料均匀无死块,测量涂料密度(波美度65-68)合格后即可将涂料倒入涂刷槽中,静置5分钟,便可使用,第一遍涂料不要太稠,以免造成烘干时表面开裂,影响铸件质量。由于铸件尺寸较大,故采用刷涂方式。
把组型好且对模型均匀涂覆完成的黄模放入烘干房,烘干房采用电加热或空气能加热方式,将烘干房的温度控制在45℃左右,温度不宜过高,否则易引起黄模棱角处开裂,湿度低于15%,黄模不要受到烘干加热器的直吹。在此环境下烘干8小时左右,此时涂层厚度0.5—0.8mm。
3.黑区:
(1)埋箱
(2)熔炼工艺:
在熔炼工艺方面,采用两吨电炉熔炼,熔炼过程中要对铁水成分严格控制。
HT300铁水成分
出炉温度一般在1540℃左右(上下20℃)。
此浇注系统多为单体浇注,根据使用型砂材料其负压度也有所不同,针对于灰尘较大的石英砂负压度在0.7-0.85,宝珠砂一般在0.65-0.75之间,或根据实际型砂密度情况调整负压度防止塌箱若中间抽不实时可单独制作负压管放置砂中增加紧实度。实际浇注温度保证在1450-1480℃最大浇注温度不得超过1500℃(浇注温度也可根据季节气候适当调整),浇注时在浇口杯处放石棉垫防止浇筑时砂子飞溅至铸件内部。
4.抛丸清理:
5.退火处理:
调整硬度以便于加工。
加工完成之后调质处理。
总结:消失模铸造相较于砂型铸造其优点不言而喻,但是其也有缺点就是作业人员更倾向于技术化、规范化、多样性、长期性,作业人员必须经过前期培训才能上岗作业,并且一定要具有团队性配合默契,注重细节!发现问题针对问题做分析解决问题,记录问题,将问题分类、细致化,定期组织成员就工艺各种问题做讨论,提高产品成品率;明确奖罚制度。
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