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消失模铸造是什么

日期:2020-06-04点击数:89赞数:0

消失模铸造是什么
消失模铸造(又称实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后,埋在干石英砂中振动造型,在负压下浇注,使模型气化,液体金属占据模型位置,凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
技术特征
由于无粘结剂的干砂在浇注过程中经常发生坍塌的现象,所以1967年德国的A.Wittemoser采用了所谓"磁型铸造"。1971年,日本的Nagano发明了V法(真空铸造法),受此启发,今天的消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。因此,近20年来消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。

铸件精度高

消失模铸造用耐火材料

消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5μm;铸件尺寸精度可达CT7至9;加工余量 多为1.5至2mm,可大大减少机械加工的费用,和传统砂型铸造方法相比,可以减少40%至50%的机械加工时间。
设计灵活
为铸件结构设计提供了充分的自由度。可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件。
无传统铸造中的砂芯
因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均。
清洁生产
型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境无害,旧砂回收率95%以上。
降低投资和生产成本
减轻铸件毛坯的重量,机械加工余量小。
缺点和局限性
消失模铸造工艺与其他铸造工艺一样,有它的缺点和局限性,并非所有的铸件都适合采用消失模工艺来生产,要进行具体分析。主要根据以下一些因素来考虑是否采用这种工艺。1.铸件的批量 批量越大,经济效益越可观。2.铸件材质 其适用性好与差的顺序大致是:灰铸铁--非铁合金--普通碳素钢--球墨铸铁--低碳钢和合金钢;通过必要的准备以不致使工艺实验、调试周期过长。3.铸件大小 主要考虑相应设备的使用范围(如振实台,砂箱)。4.铸件结构 铸件结构越复杂就越能体现消失模铸造工艺的优越性和经济效益,对于结构上有狭窄的内腔通道和夹层的情况,采用消失模工艺前需要预先进行实验,才能投入生产。
发展历史
1958年,美国的H.F.shroyer发明了用可发性泡沫塑料模样制造金属铸件的专利技术并取得了专利(专利号USP2830343)。 初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成,采用粘土砂造型,用来生产艺术品铸件。采用这种方法造型后泡沫塑料模样不必起出,而是在浇入液态金属后聚苯乙烯在高温下分子裂解而让出空间充满金属液,凝固后形成铸件。1961年德国的Grunzweig和Harrtmann公司购买了这一专利技术加以开发,并在1962年在工业上得到应用。采用无粘结剂干砂生产铸件的技术由德国的H.Nellen和美国的T.R.Smith于1964年申请了专利。
1967年德国的A.Wittemoser采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型材料,用磁力场作为"粘结剂"。这就是所谓"磁型铸造"。1971年,日本的Nagano发明了V法(真空铸造法),消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。在1980年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国"实型铸造工艺公司"(Full Mold Process,Inc)"的批准。在此以后,该专利就无效了。消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。
1990年,美国通用汽车公司在Saturn建立了一个年产5.5万吨的新铸造厂,有三条全自动的消失模铸造生产线。
1991年,意大利菲亚特公司在都灵建成欧洲 规模的消失模生产车间,年产量1.5万吨。
1993年,德国宝马公司建成年产20万只各种规格铝合金气缸盖的消失模生产线。
2001年,美国通用的SMCO建成目前世界上 、规模 的消失模铸造厂。
国内情况
近年来消失模铸造在国内的发展较快,发展成果也是可喜的。其中云南昆明的宏金隆铸造机械厂在各个方面都比较先进,该厂的产品已经出口到马来西亚等周边 。另外,清华大学、华中科技大学等高等院校也为消失模铸造行业的发展做出了宝贵的贡献。设备的研发和制造水平主要体现在以下几个方面:
(1) 白区设备的发展:预发机已经有较大的改进和提高,无论是外形结构的设计还是发泡原理方面的改进及测试手段的完善都做了大量的工作。发泡机的性能有了很大的提供,基本上可以满足使用要求。制模机方面也有一定的改进,随着自动化水平的提高及在国内制模方面的应用,国内制模机的自动化水平也有了明显的提高,制模的生产效率和工人的劳动强度都有了较大的提高和改善。但在充填方式能量分布等方面还有待于进一步的改进和完善。胶合机方面也做了一些工作,但对复杂模片的胶合水平和能力还有待于提高和完善。涂料方面机械化水平较低,检测手段不完善,涂料工部现场脏、乱、差的情况没有明显改善;缺乏涂料的回收设备和装置。目前国内也有部分企业利用不锈钢高低速搅拌容器结合kawasaki机械手对复杂的模片进行涂料,但因不了解涂料的性能,没有设计出合理精准的夹具,又因机械手的运行轨迹走向不合理,在对模片本身各型腔结构把握不是太好的情况下使用机械手进行侵涂导致模片在侵涂时出现模片膨胀变形,表面涂料粘附不均匀,型腔露白现象严重等问题。
(2) 黑区设备的发展:振实台有了较大的改进和突破,无论是振实原理还是控制手段方面都有了显著的提高,基本接近国外先进设备的设计理念,但在细节和控制方面仍存在一定的差距。砂冷却器的设计和制造能力也有了较大的提高和改善,在不需要考虑过多的地坑前提下,已经可以满足造型线的砂冷却处理的要求。雨淋加砂、振动输送等设备的设计和制造能力都有了明显提高。自动化的设计和实现能力有了较大提高。自动化浇注机的设计和制造水平已经接近国外的先进水平。整个造型线的设计理念转变较大,布线更合理,运行更可靠。
(3) 工艺水平的发展:工艺水平主要体现在发动机缸体、缸盖铸件的批量化生产工艺及高难度耐磨、耐热铸件的生产工艺。
生产线
类型
单机或简易型
通常在铸造车间设置1-2台(造型时用)三维振动台,几个-10多个专用砂箱,砂箱吊运或设有辊(轨)道的砂箱简易输送线,干砂一般是自然冷却或设有简易型砂冷却装置,另加一套抽真空系统和砂除尘筛分设备。投资灵活,费用在8-15万,生产规模一般在500-5000吨。 这种生产模式是比较符合我国国情,花钱少,上马快,深受我国广大中小企业欢迎,发展十分迅速。这类工厂占我国消失模铸造厂点的90%以上。
国产型
采用机械、液压、气动和电控方式,自行设计的国产型生产线,其砂箱数在10 -50余个不等;均设有砂冷却系统设备;生产规模在年产2000―30000吨,投资在50万-400万不等。这类生产厂点约有30家(条)。特点是系统完整,功能齐全,连续作业,适合大批量、大规模生产 。
国外引进型
引进国外的这些工厂中,投资少则为约1000余万元,多则为(累计)约8000万元,一般在4000至5000万元之间。
布局原则
消失模生产线一般分为二个区域:白区和黑区。白区工作环境相对较好,一般为单独的车间。黑区也为独立车间。消失模铸造生产线布局的问题主要把握以下原则:设备布局尽量紧凑。充分利用空间位置。主要设备和各辅助设备尽量缩短连接距离。另可结合物流通道及安全问题考虑设备的布局。
消失模铸造生产工艺为多套设备形成的大流水生产线。合理的产线布局可以将设备和设备之间连接所产生的部分费用免去,减少项目上不必要的浪费,减少车间物流通道距离,提高生产工作效率,降低生产成本,有效利用资源,甚至极为合理的产线布局有利于生产工艺的充分发挥。(白区中涂料烘干以后进入造型工部下模样的距离、黑区中频炉出铁水后到浇注线上的距离等等)

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