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        砂型鑄造工藝優(yōu)化控制研究

        2016-07-12 09:02:35隋聯(lián)亭
        大科技 2016年17期
        關(guān)鍵詞:型砂鑄型砂型

        隋聯(lián)亭

        (哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司 黑龍江哈爾濱 150066)

        砂型鑄造工藝優(yōu)化控制研究

        隋聯(lián)亭

        (哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司 黑龍江哈爾濱 150066)

        砂型鑄造是指用型砂緊實(shí)成鑄型并用重力澆注的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得,鑄型制造簡(jiǎn)便,對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng),長(zhǎng)期以來(lái)一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。

        鑄造;砂型;技術(shù);控制

        鑄造是將金屬熔煉成符合一定要求的液體并澆進(jìn)鑄型里,經(jīng)冷卻凝固、清整處理后得到有預(yù)定形狀、尺寸和性能的鑄件的工藝過(guò)程。砂型一般采用重力鑄造,有特殊要求時(shí)也可采用低壓鑄造、離心鑄造等工藝。砂型鑄造的適應(yīng)性很廣,小件、大件,簡(jiǎn)單件、復(fù)雜件,單件、大批量都可采用。

        1 砂型鑄造的特點(diǎn)

        1.1 可以鑄造外形和內(nèi)腔十分復(fù)雜的毛坯

        砂型鑄造一般來(lái)講,成本低廉,對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),復(fù)雜程度,鑄件材質(zhì),重量等沒(méi)有什么特別的約束性,是通用性最為廣泛的鑄造方法,能滿足機(jī)床配件,機(jī)械五金,汽摩配件等等各類鑄件的生產(chǎn),并且能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化,自動(dòng)化生產(chǎn)模式,能適應(yīng)各種大中小型鑄件,且鑄件形狀與零件尺寸比較接近,減少切削加工余量。如:各種箱體、床身、機(jī)架等。例如,重型汽車,其驅(qū)動(dòng)橋殼承載很重,多采用使用整體式橋殼結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的整體式橋殼制造方式有整體鑄造式、鋼板沖壓焊接式、鋼管擴(kuò)張成形式等。目前,對(duì)部份表面有一定光潔度要求的鑄件,特別是大中型鑄件,如帶法蘭的給排水鑄鐵管及管件。帶法蘭的各種伐的鑄件殼體,機(jī)床的鑄鐵座子等。一般都是用砂型鑄造出鑄件后,再對(duì)有光潔度要求的表面部份進(jìn)行機(jī)械加工,以達(dá)到使用要求。

        1.2 原材料來(lái)源廣泛,成本低廉

        制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。硅砂的高溫性能不能滿足使用要求時(shí)則使用鋯英砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等特種砂。為使制成的砂型和型芯具有一定的強(qiáng)度,在搬運(yùn)、合型及澆注液態(tài)金屬時(shí)不致變形或損壞,一般要在鑄造中加入型砂粘結(jié)劑,將松散的砂粒粘結(jié)起來(lái)成為型砂。砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量,常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑,另外還加有便于施涂的載體(水或其他溶劑)和各種附加物。應(yīng)用最廣的型砂粘結(jié)劑是粘土,也可采用各種干性油或半干性油、水溶性硅酸鹽或磷酸鹽和各種合成樹(shù)脂作型砂粘結(jié)劑。

        1.3 鑄件形狀與零件尺寸比較接近

        鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。較常用的是砂型鑄造,當(dāng)毛坯精度要求低、生產(chǎn)批量較小時(shí),采用木模手工造型法;當(dāng)毛坯精度要求高、生產(chǎn)批量很大時(shí),采用金屬型機(jī)器造型法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。砂型鑄造具有以上的優(yōu)勢(shì),所以,其在鑄造產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。未來(lái),其將會(huì)在鑄造業(yè)中扮演著越來(lái)越重要的角色。對(duì)于切削加工余量較大的毛坯就不能采用普通壓力鑄造成形,否則將暴露鑄件表皮下的孔洞;對(duì)于需要切削加工的毛坯盡量避免采用高牌號(hào)珠光體球墨鑄鐵和簿壁灰口鑄鐵,否則難以切削加工。一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以采用單種成形方法成形的毛坯,既要考慮各種成形方案結(jié)合的可能性,也需考慮些結(jié)合是否會(huì)影響機(jī)械加工的可加工性。

        2 砂型鑄造工藝優(yōu)化控制

        2.1 鑄造工藝基本流程

        砂型鑄造所用鑄型一般由外砂型和型芯組合而成。為了提高鑄件的表面質(zhì)量,常在砂型和型芯表面刷一層涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高溫化學(xué)穩(wěn)定性好的粉狀材料和粘結(jié)劑,另外還加有便于施涂的載體(水或其他溶劑)和各種附加物。原料及工藝砂型制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。砂型鑄造所包含的范圍很廣,而砂型是這種鑄造工藝的基礎(chǔ),只有把基礎(chǔ)搞好,上層建筑才會(huì)穩(wěn)固。砂型鑄造的優(yōu)缺點(diǎn)很多都與砂型的好壞有關(guān)。比如,砂型鑄造所產(chǎn)生粘砂、表面粗糙度等也與砂型的結(jié)構(gòu),原砂的選用有關(guān)。流程基本組成可分為三個(gè)基本部分,即鑄造金屬準(zhǔn)備、鑄型準(zhǔn)備和鑄件處理。鑄造金屬是指鑄造生產(chǎn)中用于澆注鑄件的金屬材料,它是以一種金屬元素為主要成分,并加入其他金屬或非金屬元素而組成的合金,習(xí)慣上稱為鑄造合金,主要有鑄鐵、鑄鋼和鑄造有色合金。定義砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。由于砂型鑄造所用的造型材料價(jià)廉易得,鑄型制造簡(jiǎn)便,對(duì)鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng),長(zhǎng)期以來(lái),一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。

        2.2 繪制出鑄造工藝圖

        為了獲得健全的合格鑄件,減小鑄型制造的工作量,降低鑄件成本,在砂型鑄造的生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中,必須合理地制訂出鑄造工藝方案,并繪制出鑄造工藝圖。工藝流程為制作木模-翻砂造型-熔化-澆注-落砂-去澆冒口清理-檢驗(yàn)入庫(kù)。鑄造工藝設(shè)計(jì)在生產(chǎn)鑄件之前,編制出控制該鑄件生產(chǎn)工藝的技術(shù)文件。鑄造工藝設(shè)計(jì)主要是畫(huà)鑄造工藝圖、鑄件毛坯圖、鑄型裝配圖和編寫(xiě)工藝卡片等,它們是生產(chǎn)的指導(dǎo)性文件,也是生產(chǎn)準(zhǔn)備、管理和鑄件驗(yàn)收的依據(jù)。因此,鑄造工藝設(shè)計(jì)的好壞,對(duì)鑄件的質(zhì)量、生產(chǎn)率及成本起著決定性的作用。一般大量生產(chǎn)的定型產(chǎn)品、特殊重要的單件生產(chǎn)的鑄件,鑄造工藝設(shè)計(jì)訂得細(xì)致,內(nèi)容涉及較多。單件、小批生產(chǎn)的一般性產(chǎn)品,鑄造工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容可以簡(jiǎn)化。在最簡(jiǎn)單的情況下,只須繪制一張鑄造工藝圖即可。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        總之,砂型鑄造制造鑄型的周期短、工效高,混好的型砂可使用的時(shí)間長(zhǎng)。隨著鑄造技術(shù)的不斷發(fā)展,高精度的鑄造模具的使用,使砂型鑄造的精度等級(jí)也得到了很大的提高。所以在世界上砂型鑄造還是最為廣泛使用的鑄造方法。

        [1]夏鵬,王丞,馬明亮.快速成型技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].九江學(xué)院學(xué)報(bào),2008(03).

        [2]楊思一,尹占民,儀垂杰,張開(kāi)旺.快速成型技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景[J].山東工程學(xué)院學(xué)報(bào),2001(03).

        [3]陳東風(fēng),消失模鑄造鎂合金表面合金化/陶瓷化研究[D].華中科技大學(xué),2011.

        TG249.5

        A

        1004-7344(2016)17-0192-01

        2016-6-1

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