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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。
目前,又进一步以实现铸造产品的近净形化和改善作业环境为目标,并取得了可喜的进展。
现代粘土湿砂造型工艺和设备是多种多样的,并各有所长,但其共同的特点则是制造高紧实度的铸型、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,尤适用于生产小型和中等偏小的铸件,已为世界各国广泛采用。到目前为止,我国采用此类造型设备的铸造厂估计在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,一切工艺措施和控制都应从设备的特点出发。以下就型砂、模具和浇注系统等三方面,对若干要点加以评述,供有关铸造厂的人员参考。
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
(1)原砂
垂直分型无箱造型工艺和类似的射压造型工艺,对原砂的粒度并无特别严格的要求。但是,为使铸件表面粗糙度较细,一般不宜采用太粗的原砂。铸型的尺寸愈大,则浇注时铸型中的静压头愈高,为减轻粘砂倾向,反而应采用稍细一些的原砂。我国铸造工人往往持一种似是而非的观点,以为铸件大些就应该用较粗的砂,实际上是不合适的。
对于较小的机型,~。按我国标准GB9442-88,约相当于15组的原砂,按JB2488-78,则相当于约75/150,且偏粗的原砂。
对于较大的机型,~,按我国标准GB9442-88,约相当于15组偏细的原砂,按JB2488-78,则相当于约75/150,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。
用于制造铸铁件的原砂,烧结温度应不低于1400℃。与此相应,其SiO2含量一般应在90%以上,个别情况下,可允许降到85%。生产铸钢件时,原砂的SiO2含量一般应不低于96%。
%以下,这对控制型砂的总含泥量是有益的。
(2)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),热稳定性好(铸型浇注后,型砂中的膨润土因受热而成为死粘土的份额较少,即膨润土的耐用性好)等,都是钙膨润土所不及的。
但是与钠膨润土相比,钙膨润土也有不少长处,如:用钙膨润土配砂时所需的混砂时间较短,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。即使在钠膨润土资源丰富的美国,采用粘土湿砂工艺的铸造厂,一般也不全用钠膨润土,通常多同时采用两种膨润土,适当地配用,以各取其所长。
对于制造高紧实度的铸型,型砂的流动性和浇注后的落砂性能是十分重要的,选用钙膨润土作粘结材料显然是适宜的。特别是垂直分型无箱造型设备,每一造型循环终了,都要经过刚制成的铸型推动线上的一组铸型前进,故要求型砂的湿抗压强度高。新型设备两侧装有夹紧板,将一组铸型夹紧后推进,不由铸型推动铸型,采用这种方式,也对铸型强度有很高的要求。在此种条件下,采用钙膨润土就更有其独到之处。
在我国目前尚缺乏钠膨润土的条件下,建议选用质量优良、性能稳定的钙膨润土作型砂粘结剂。具体要求是:
蒙脱石含量不应低于75%;
水分不高于12%;
95%(重量);
膨润质(或胶值价)和试样的强度性能稳定;
吸蓝量数值稳定。
(3)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/T9222-1999中规定:“应有95%”。实际上,采用这种细粉的负面作用很多,,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
此种造型设备所用的型砂,对其性能的要求是由此种工艺的特点所决定的。在许多方面都不同于一般使用的粘土湿型砂。确保型砂性能符合要求,是保证铸件质量并使设备在良好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。
(1)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。
表1 造型设备对型砂性