铸造工艺过程主要设计

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：若用普通粘土砂，则应在制芯材料、操作工艺等方面符合更详细的规定，才能达到上述要求。铸型应是整体的，中间不设分型面。为便于造芯操作和起模，应根据内腔法兰的具体情况和烘缸的总长度尺寸决定芯盒的分段节数。2）有利于采用一型多铸工艺。

1.浇注位置

根据烘缸的结构特点，为确保外表面的质量，应采用垂直浇注位置。

2.分型面

根据所确定的浇注位置及烘缸的外形特点，为便于造型及组芯，应采用垂直分型。

3.主要工艺参数的选择

（1）线收缩率径向线收缩率为0.8%，轴向线收缩率为1%。

（2）加工量烘缸总长度为3500～4500mm，外表面的加工量常取8～10mm，底平面和内侧法兰上平面的加工量为15～20mm。

4.铸型

根据烘缸的结构特点，铸型的选择有特殊之处。按照经验，常用的铸型有两种。

（1）一次性铸型即一个铸型只能浇注使用一次。这种铸型的型砂可采用呋喃树脂砂制造，它具有高的强度、透气性和良好的溃散性，有利于保证铸件质量。也可采用普通粘土砂。

（2）一型多铸即一个铸型可重复使用4～6次。每次浇注以后，对轻微损坏之处进行修复，刷上涂料，又可再次进行浇注。采用这种一型多铸的方法，既可保证质量，又可提高生产率和降低成本。有多种一型多铸的造型材料，现对其中的一种材料及其操作方法简介如下。

铸型材料由外至内，共由四层组成：

1）最外层材料。细碎块焦炭渣（块度为12～20mm）40%～45%，黄粘土55%～60%，外加稻草1%，清水12%～13%，充分搅拌均匀。

2）大材料。焦炭渣（块度为10～12mm）55%～60%，黄粘土40%～45%，加清水充分搅拌均匀。造型时一定要舂紧，使其均匀坚实，用锤敲击一遍，不留间隙，并要多扎出气孔。然后进行低温烘烤，缓慢地烘干。

3）二细材料。焦炭渣（块度为3～4mm）65%～70%，黄粘土30%～35%，加水搅拌成粥状，此材料层的厚度为3～6mm。然后用木炭进行低温缓慢烘烤。

4）细材料。耐火砖粉20%，焦炭粉60%，黄粘土20%，加清水充分搅拌均匀，涂料层厚度约为1mm。最后进行低温烘烤，缓慢地烘干。

上述材料中使用的焦炭渣粒，最好选用冲天炉熔炼中剩余的底焦，经碾碎过筛处理。

5.制芯

烘缸的铸造，仅有一个中央圆筒形大砂芯，砂芯材料及其制作对烘缸质量有很大影响。砂芯应具有高强度、高透气性和良好的溃散性等。为满足这些性能要求，须采用呋喃树脂砂。若用普通粘土砂，则应在制芯材料、操作工艺等方面符合更详细的规定，才能达到上述要求。

6.模样

根据所选定的铸型种类和型砂，决定模样的制作方法。

（1）铸型用外模如果铸型采用呋喃树脂砂，则外模只能做成实体模样，不能采用刮板造型法。烘缸体积较大，为造型和起模方便，可做成钢结构活块抽芯式实体模样。尽管这种模样的结构较复杂、成本较高，但对于定型批量生产是合适的。

如果采用一型多铸和上述造型材料，则可采用垂直刮板造型方法。铸型应是整体的，中间不设分型面。须设计制作一套刮板装置。可采用角钢等材料，经焊接、加工而成，确保铸型形状及尺寸准确。

（2）制芯用模样如果芯砂材料采用呋喃树脂砂，则须做成实体芯盒。为便于造芯操作和起模，应根据内腔法兰的具体情况和烘缸的总长度尺寸决定芯盒的分段节数。每节芯盒是对开的。制成的砂芯应是一个整体的圆筒形状，中间不宜分段。

如果采用普通粘土砂，则可采用垂直刮板造芯方法。整个长芯可一次整体刮制而成，也可将圆筒砂芯直接与底节砂箱一起进行刮制，这样可不必另外进行组芯工序。

7.浇注系统

烘缸的铸造工艺如图2-54所示。根据烘缸的结构特点及所选定的铸型等因素，采用雨淋式顶注浇注系统，无箱盖“敞箱”浇注。浇注箱安放在铸型顶部，并与铸型顶部保持一段距离（约100mm）。

浇注完毕后，大型浇注箱内无剩余铁液，略加修复后备下次浇注使用。内浇道直径为φ18～φ20mm，均匀分布于烘缸侧壁顶部。为防止因高温铁液冲刷使砂粒掉入铸型内，内浇道应由石墨棒材加工而成。也可用石墨粉、耐火砖粉、粘土粉加水搅拌制成直径约为φ60mm的小砂芯（或选用小直径陶瓷管），组装入浇注箱内，每次浇注时进行更换。铸型顶部设有一个铁液溢流道，浇满铸型后，多余铁液经此溢流道溢流出铸型外。因铸型高度大，砂型底部要垫耐火砖来增加强度，防止浇注开始时，铁液落下的冲击力太大而损坏底部砂型。

采用这种浇注系统的主要优点为：

1）保留了雨淋式顶注浇注系统的优点，有利于获得优质铸件。

2）有利于采用一型多铸工艺。浇注箱可多次使用，简化了造型，提高了生产率。

图2-54 烘缸铸造工艺简图

1—浇注箱 2—内浇道 3—铁液溢流道 4—外铸型 5—中央圆筒砂芯 6—冒口 7—外冷铁

8.冒口

采用环形顶冒口，有效高度为200～300mm。浇注完毕后，迅速将浇注箱吊开，在冒口顶面覆盖保温剂，提高冒口的补缩功能。

9.冷铁的应用

烘缸两端内侧的法兰处较厚，在法兰与侧壁的连接区域易形成较大的“热节”，最后凝固而得不到充分补缩时，可能产生影响法兰强度的局部缩松缺陷。可根据法兰厚度及“热节”大小等具体情况，在法兰的单面或双面设置外冷铁，加快该区域的冷却速度，消除“热节”，避免产生缩松缺陷。

10.化学成分

根据烘缸侧壁较厚的特点，为获得所需的力学性能、良好的铸造性能，保证烘缸经加工后外表面有很好的质量，必须选择合适的化学成分。根据经验，烘缸的化学成分可控制在如下范围内：w（C）=3.2%～3.4%，w（Si）=1.2%～1.4%，w（Mn）=0.8%～1.0%，w（P）≤0.20%，w（S）≤0.12%。为细化晶粒，提高性能，要在炉前进行孕育处理。

11.浇注温度

根据浇注温度对质量的综合影响，为充分发挥顶注式浇注系统的优点，应严格控制浇注温度。如果浇注温度偏低，容易产生气孔、砂眼和夹杂等缺陷。根据经验，浇注温度的范围为1330～1350℃。

图2-55 烘缸毛坯

如果能严格按以上各项要求细致地进行操作，则能获得良好的效果。从一型多铸型中刚脱型的烘缸如图2-55所示。

铸造工艺过程主要设计

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