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        補(bǔ)貼方案在鑄造工藝中的應(yīng)用

        2022-08-02 09:16:38鄭立林黃志偉吳俊俊
        內(nèi)燃機(jī)與配件 2022年12期
        關(guān)鍵詞:工藝

        鑄造是指將固態(tài)金屬熔化為液態(tài)倒入特定形狀的鑄型,待其凝固成形的加工方式。

        巧傳播:面向網(wǎng)絡(luò)傳播特點(diǎn)積極生產(chǎn)內(nèi)容,利用社交媒體中的本地人群和KOL(關(guān)鍵意見(jiàn)領(lǐng)袖),采用大數(shù)據(jù)所描述的精準(zhǔn)用戶畫像多場(chǎng)景、多維度的復(fù)合型精準(zhǔn)智能傳播。

        金屬的收縮在以下三個(gè)階段進(jìn)行:液態(tài)冷卻;凝固;固態(tài)冷卻。其收縮狀態(tài)下的體積變化與澆注溫度冷卻變化情況如下圖1所示。

        鑄件中縮松的形成見(jiàn)下圖2。在澆注溫度為T

        時(shí)開(kāi)始澆注,型腔內(nèi)金屬液的高度能達(dá)到平面A

        ;此時(shí)金屬液開(kāi)始液態(tài)收縮,當(dāng)型腔內(nèi)鑄件溫度降到液相線溫度 T

        時(shí),金屬液的高度下降到了平面 A

        ,接下來(lái)開(kāi)始凝固收縮。

        由于砂型的溫度遠(yuǎn)低于金屬液的溫度,所以金屬液的熱量是通過(guò)砂型的接觸面進(jìn)行熱交換,從高到低,由金屬液內(nèi)部向外進(jìn)行熱量的流通,金屬?gòu)男捅诘慕佑|表面開(kāi)始向內(nèi)收縮凝固。但是,由于固態(tài)金屬密度比液態(tài)金屬大,質(zhì)量相同的情況下,固態(tài)下的體積更小,所以在凝固過(guò)程中,鑄件還將繼續(xù)收縮,直到達(dá)到固相線溫度 T

        。

        固態(tài)金屬一直在收縮,直到鑄件溫度冷卻到環(huán)境溫度 T

        ,鑄件將稍微脫離型壁A

        。

        因此在液態(tài)冷卻和凝固收縮的過(guò)程中,金屬液外側(cè)開(kāi)始凝固成一層殼,并且逐步向內(nèi)部凝固,但是內(nèi)部的金屬液(即最后凝固的部分)在轉(zhuǎn)變成固態(tài)時(shí),體積減小,卻無(wú)法得到金屬液的補(bǔ)充,這樣由于收縮將產(chǎn)生縮孔。

        在鑄造工藝設(shè)計(jì)中,通常需要采用放置冒口、放置冷鐵等措施來(lái)改變鑄件的凝固順序,以達(dá)到鑄件內(nèi)部無(wú)縮松、縮孔的目的。但是在實(shí)際的工藝設(shè)計(jì)中,會(huì)存在一些產(chǎn)品因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因,補(bǔ)縮通道受限,早于熱節(jié)凝固,鑄件內(nèi)部易形成孤立熱節(jié),產(chǎn)品出現(xiàn)縮松、縮孔缺陷。

        近日,美國(guó)馬里蘭大學(xué)和哈佛大學(xué)共同發(fā)起的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),父母常常向嬰兒重復(fù)詞語(yǔ)將有利于他日后語(yǔ)言表達(dá)能力的增強(qiáng)。研究人員對(duì)7個(gè)月左右的嬰兒進(jìn)行了語(yǔ)言理解測(cè)試,并在被試2歲時(shí)再次測(cè)試其詞匯量。他們發(fā)現(xiàn),擁有較強(qiáng)語(yǔ)言能力的幼兒在嬰兒期常常接受父母“磨耳朵”,即父母常常向他們重復(fù)一些詞語(yǔ)。這些幼兒的語(yǔ)感和語(yǔ)言理解力也比同齡人要強(qiáng)。

        本文設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易的三維模型為本文分析的模型,見(jiàn)圖3,分為冒口和鑄件兩個(gè)部分,通過(guò)模擬的凝固過(guò)程分析可知,見(jiàn)圖4,在鑄件凝固過(guò)程中,補(bǔ)縮通道中斷,在鑄件中易形成縮松缺陷。

        正常來(lái)說(shuō),通過(guò)增加冒口或者冷鐵也可以將這一問(wèn)題進(jìn)行解決,如圖5所示,在鑄件的遠(yuǎn)端增加一個(gè)冒口,或者如圖6所示,在遠(yuǎn)端增加一塊冷鐵,都有可能將縮松問(wèn)題解決,但是在實(shí)際應(yīng)用中,受限于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或者產(chǎn)線情況,這種解決方案的適用性并不全面,需要思考更多的方案來(lái)幫助工藝人員提供更多的解決方案。

        在鑄造工藝分析及設(shè)計(jì)工作中,對(duì)鑄件進(jìn)行工藝補(bǔ)貼也是一種常用的解決方案,也稱之為金屬補(bǔ)貼,通過(guò)金屬補(bǔ)貼建立鑄件補(bǔ)縮通道,除此之外,暗補(bǔ)貼和發(fā)熱補(bǔ)貼方案也是較為理想的解決措施。

        暗補(bǔ)貼又可稱為非直接接觸補(bǔ)貼,以本文簡(jiǎn)易模型為例,在鑄件兩側(cè)隔砂增加暗補(bǔ)貼,模擬結(jié)果如圖15所示,在鑄件兩側(cè),通過(guò)模擬可以發(fā)現(xiàn),鑄件凝固實(shí)現(xiàn)順序凝固,鑄件無(wú)縮松風(fēng)險(xiǎn),見(jiàn)圖16。

        本文將以該簡(jiǎn)易模型為載體論述金屬補(bǔ)貼、暗補(bǔ)貼、發(fā)熱補(bǔ)貼三種建立補(bǔ)縮通道的解決方案,并對(duì)比三種補(bǔ)貼方案的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景,為工藝設(shè)計(jì)提供更多的方案選擇。

        1 金屬補(bǔ)貼

        若采用金屬補(bǔ)貼方案進(jìn)行優(yōu)化,如圖14所示,增加金屬補(bǔ)貼,經(jīng)模擬分析,鑄件取試棒區(qū)域得到充分補(bǔ)縮,無(wú)縮松風(fēng)險(xiǎn)。

        以本文模型為例,在鑄件兩側(cè)增加發(fā)熱補(bǔ)貼,見(jiàn)圖19,發(fā)熱補(bǔ)貼材料同發(fā)熱冒口材料,模擬結(jié)果如圖20所示,可以看出,鑄件實(shí)現(xiàn)順序凝固,發(fā)熱補(bǔ)貼效果明顯。

        以圖9所示的支撐座產(chǎn)品為例,鑄件材質(zhì)為QT400-18,由于鑄件需要在①、②號(hào)標(biāo)識(shí)位置處隨機(jī)取機(jī)械性能試棒,見(jiàn)圖10,若試棒中間區(qū)域有縮松,機(jī)械性能將不合格,所以需要需要保證該標(biāo)識(shí)區(qū)域完全無(wú)縮松,經(jīng)分析,該產(chǎn)品在DISA線上生產(chǎn)開(kāi)發(fā),冒口放置如圖11所示,在取試棒位置頂部放置冒口,通過(guò)MAGMA模擬分析,鑄件補(bǔ)縮通道凝固較早,鑄件內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)縮松缺陷,通過(guò)原始工藝的試澆注,鑄件內(nèi)部缺陷與模擬結(jié)果對(duì)應(yīng),需要進(jìn)行改進(jìn),見(jiàn)圖13。

        金屬補(bǔ)貼是一種最為常見(jiàn)的補(bǔ)貼方式,金屬補(bǔ)貼是指在鑄件的基礎(chǔ)上補(bǔ)貼的結(jié)構(gòu),與鑄件為一體,使鑄件建立補(bǔ)縮通道,從而有效地實(shí)現(xiàn)順序凝固。因?yàn)榻饘傺a(bǔ)貼改變了原來(lái)的結(jié)構(gòu),通常需要向客戶提出設(shè)計(jì)變更或者加工清理掉,以簡(jiǎn)易模型為例,通過(guò)分析,在兩側(cè)增加金屬補(bǔ)貼,使鑄件自冒口端至遠(yuǎn)端尺寸鑄件減小,如圖7所示。

        2.1 患者一般情況 1 053例先天性上瞼下垂患者中,男性752例、女性301例,年齡3~18歲,平均(6.43±4.40)歲;就診時(shí)體質(zhì)量12~42 kg,平均體質(zhì)量為(23.8±7.91)kg。其中,輕度眼瞼下垂174例(16.5%),中度416例(39.5%,),重度463例(44.0%);單側(cè)上瞼下垂占664例(63.1%),雙側(cè)眼瞼下垂389例(36.9%)。

        發(fā)熱補(bǔ)貼為一塊單獨(dú)的發(fā)熱材料,需要開(kāi)發(fā)模具進(jìn)行成型制作,生產(chǎn)工藝過(guò)程類似于發(fā)熱冒口,成型后通過(guò)粘接或者配合的方式與砂型組裝,會(huì)形成額外的分型線,需要打磨,所以需要增加發(fā)熱材料成本和人力成本,從操作性來(lái)看,是三種補(bǔ)貼中最復(fù)雜的,另外,對(duì)于球鐵產(chǎn)品,需要特別關(guān)注發(fā)熱補(bǔ)貼處的石墨形態(tài)。

        本案例是一個(gè)較為簡(jiǎn)單的模型,實(shí)際產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可能千差萬(wàn)別,增加金屬補(bǔ)貼方法也可能需要多探索,總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

        2 暗補(bǔ)貼

        由于增加金屬補(bǔ)貼存在一定的局限性和不經(jīng)濟(jì)性,需要考慮一種不需要結(jié)構(gòu)變更也能實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)縮的工藝方案。暗補(bǔ)貼是一種不與鑄件一體的補(bǔ)貼形式,與鑄件之間有較薄的砂層,通過(guò)砂層傳熱,對(duì)鑄件局部區(qū)域進(jìn)行保溫加熱,延長(zhǎng)補(bǔ)縮通道凝固時(shí)間,鑄件補(bǔ)縮形成順序凝固。

        (3)提高司法責(zé)任感之需。[5]司法是社會(huì)公正的最后一道防線,關(guān)乎國(guó)之根基。就像醫(yī)生是救死扶傷的天使一樣,法官歷來(lái)是正義的化身,民眾尚不能容忍行政腐敗,更不能容忍司法腐敗。要防止、減少和杜絕司法腐敗的發(fā)生,就需要加強(qiáng)對(duì)司法的監(jiān)督,而司法賠償制度就是一種變相的監(jiān)督機(jī)制,它從側(cè)面告誡司法人員,錯(cuò)誤的裁判會(huì)給當(dāng)事人和國(guó)家造成損失,所以需要謹(jǐn)慎裁決。如果民事和行政裁判沒(méi)有相應(yīng)的司法賠償機(jī)制來(lái)加以約束、限制,則可能會(huì)導(dǎo)致部分民事和行政案件司法人員的恣意妄為。因此,將民事和行政司法賠償作為一把“達(dá)摩克利斯之劍”懸在司法人員頭上,可提高其司法責(zé)任感。

        在增加暗補(bǔ)貼的砂型設(shè)計(jì)上,可能會(huì)由于分型原因,需要增加砂塊或者鑲塊,相對(duì)來(lái)說(shuō)也不是有難度的操作。暗補(bǔ)貼可在切割去除冒口的時(shí)候與澆注系統(tǒng)分離,不會(huì)增加后續(xù)清理打磨的難度,不增加鑄件重量,暗補(bǔ)貼塊可回爐使用,對(duì)出品率影響較小,所以基本不增加額外成本。

        以上文中的支撐座產(chǎn)品為例,也可以采用暗補(bǔ)貼方案進(jìn)行工藝優(yōu)化,如圖17所示,暗補(bǔ)貼與鑄件隔4-6mm砂層。

        增加暗補(bǔ)貼后,需要在砂芯上制作一塊薄片砂塊,與主體砂芯粘接,形成暗補(bǔ)貼的空腔,并保留入水口,使暗補(bǔ)貼在澆注時(shí)充型,在鑄件凝固收縮過(guò)程中發(fā)揮作用,見(jiàn)圖18。

        在暗補(bǔ)貼的使用上,有兩個(gè)較為重要的參數(shù)需要重點(diǎn)關(guān)注,隔砂厚度和暗補(bǔ)貼塊的大?。焊羯昂穸忍?,暗補(bǔ)貼對(duì)鑄件的熱影響效果小,暗補(bǔ)貼不起作用;隔砂厚度太小,隔砂成型、起型難度大;暗補(bǔ)貼尺寸太小,暗補(bǔ)貼冷卻較快,可能會(huì)加快鑄件的冷卻;暗補(bǔ)貼太大,鑄件表面過(guò)熱,可能會(huì)導(dǎo)致鑄件表面縮孔。在實(shí)際應(yīng)用中,需要讀者根據(jù)各自產(chǎn)品的類型、工藝類型多摸索和總結(jié)。

        3 發(fā)熱補(bǔ)貼

        另外一種不需要進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更的補(bǔ)貼方式為發(fā)熱補(bǔ)貼。發(fā)熱補(bǔ)貼是通過(guò)在鑄件表面增加發(fā)熱材料,通過(guò)發(fā)熱材料對(duì)鑄件進(jìn)行保溫加熱,建立補(bǔ)縮通道,實(shí)現(xiàn)順序凝固。

        通過(guò)MAGMA模擬的凝固過(guò)程分析發(fā)現(xiàn),增加金屬補(bǔ)貼后,鑄件的補(bǔ)縮形成順序凝固,不會(huì)形成獨(dú)立液相區(qū),鑄件不會(huì)出現(xiàn)縮松風(fēng)險(xiǎn),見(jiàn)圖8。

        當(dāng)學(xué)生把“汗”字寫好時(shí),老師將寫得好的學(xué)生展示出來(lái),并做細(xì)致點(diǎn)評(píng),你們將這字寫的如此漂亮,老師獎(jiǎng)勵(lì)你把“滿頭大汗”這個(gè)詞帶到句子中讀讀,這時(shí)學(xué)生心中是很自豪的,讀完老師可這樣評(píng)價(jià)學(xué)生“你不僅句子都通順了,很了不起,聽(tīng)了你的朗讀老師眼前仿佛出現(xiàn)的一群搬運(yùn)糧食時(shí)滿頭大汗的小螞蟻,你的朗讀很有畫面感,你真棒!”如果有學(xué)生字寫的不太好的時(shí)候,就讓他站起來(lái)朗讀,讀完老師可這樣評(píng)價(jià),來(lái)激勵(lì)學(xué)生,“你讀書時(shí)能把每一個(gè)字音都讀準(zhǔn),簡(jiǎn)直太厲害了,老師相信你的字也會(huì)寫的很好讓老師佩服!”這樣的評(píng)價(jià)不僅能激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地學(xué)習(xí),對(duì)課文對(duì)寫字也會(huì)產(chǎn)生濃厚的興趣。

        1.1 研究對(duì)象 選取2017年2月—2017年12月在某三級(jí)甲等腫瘤專科醫(yī)院鼻咽癌住院患者。納入標(biāo)準(zhǔn):①診斷為鼻咽癌的患者;②年齡18~75歲;③住院時(shí)間>30 d;④患者知情同意。排除標(biāo)準(zhǔn):①癌癥疾病進(jìn)展的患者;②有意識(shí)障礙的患者。

        通過(guò)以上的簡(jiǎn)易模型和實(shí)例分析可以看出,采用金屬補(bǔ)貼操作相對(duì)簡(jiǎn)便,可以直接依靠模具成型,工藝較易固化,是一種最為常用的補(bǔ)貼方案,當(dāng)然,缺點(diǎn)也同樣存在:需向客戶提出設(shè)計(jì)變更,材料成本會(huì)增加,如果產(chǎn)品結(jié)構(gòu)因?yàn)楣δ芑蛘吒缮嬖虿荒茉试S設(shè)計(jì)變更,那么需要在鑄件清理、加工時(shí)去除,對(duì)于一些非規(guī)則區(qū)域,清理難度較大,成本較高。

        以上文中的支撐座產(chǎn)品為例,也可以采用發(fā)熱補(bǔ)貼方案進(jìn)行優(yōu)化,在圖21所示位置增加一塊發(fā)熱塊,發(fā)熱補(bǔ)貼單獨(dú)制作,制作好后,與主體砂芯粘接為一體,見(jiàn)圖22。

        4 總結(jié)

        通過(guò)對(duì)金屬補(bǔ)貼、暗補(bǔ)貼、發(fā)熱補(bǔ)貼三種補(bǔ)貼方式的論述以及應(yīng)用情況可知,這三種不同的補(bǔ)貼方式存在各自的優(yōu)劣點(diǎn),三種補(bǔ)貼工藝的特點(diǎn)對(duì)比如下:

        補(bǔ)貼方案的應(yīng)用,需要冒口的配合使用,設(shè)計(jì)的冒口應(yīng)遵守以下順序凝固的基本條件:

        2.4 用藥依從性的影響因素 單因素分析中,對(duì)醫(yī)師的信任、家人關(guān)心、朋友關(guān)心、藥品價(jià)格、收入情況、治療效果、工作或家務(wù)對(duì)用藥的影響、疾病對(duì)工作或生活的影響、定期復(fù)查和藥物不良反應(yīng)共10項(xiàng)分別對(duì)用藥依從率的影響有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。以依從性得分總分為因變量,將上述有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的影響因素納入多元回歸模型,結(jié)果顯示,共5個(gè)變量進(jìn)入最終的回歸模型。對(duì)醫(yī)務(wù)人員信任、定期復(fù)診、家人關(guān)心與應(yīng)變量成正性關(guān)系,即這些因素是提高患者用藥依從性的保護(hù)因素;而工作或家務(wù)忙、疾病對(duì)工作或生活的影響可降低患者用藥依從性,結(jié)果見(jiàn)表2。

        通過(guò)ZHC-35載荷傳感器監(jiān)測(cè)得出27 h內(nèi)金屬托盤與金屬托盤+木墊板2種情況下預(yù)緊力變化情況,并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制出二者預(yù)緊力隨時(shí)間的變化規(guī)律曲線,如圖4所示。

        (1)冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于或者等于鑄件的凝固時(shí)間。

        SOP批準(zhǔn)后,組織相關(guān)科室人員培訓(xùn)、考核并全院實(shí)施。護(hù)理部負(fù)責(zé)對(duì)執(zhí)行情況進(jìn)行檢查,對(duì)存在的問(wèn)題及時(shí)整理。每季度組織1次SOP質(zhì)量改進(jìn)會(huì)議,總結(jié)實(shí)際應(yīng)用中存在的優(yōu)缺點(diǎn)并及時(shí)反饋給SOP小組,由SOP小組對(duì)其進(jìn)行修訂。SOP確定后,每年進(jìn)行1次常規(guī)的全面審核與修訂,當(dāng)技術(shù)規(guī)范有新進(jìn)展或使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有需要修訂的內(nèi)容時(shí),及時(shí)修訂。

        (2)在鑄件的整個(gè)的凝固過(guò)程中,冒口與補(bǔ)縮部位之間的補(bǔ)縮通道應(yīng)該通暢,這就需要將冒口與澆注系統(tǒng)、冷鐵、補(bǔ)貼方案等協(xié)調(diào)使用,使鑄件自遠(yuǎn)離冒口的末端區(qū)向著冒口方向?qū)崿F(xiàn)順序凝固。

        (3)冒口應(yīng)有足夠大的體積,以保證有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮。

        在實(shí)際工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中,遇到的問(wèn)題會(huì)比簡(jiǎn)易模型和實(shí)例復(fù)雜,需要我們結(jié)合實(shí)際的鑄件結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)線進(jìn)行分析,判斷出最適合的補(bǔ)縮工藝,在產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)的前提下,充分考慮減少材料消耗、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

        [1]DISA Industries A/S. DISA 231-X Sand Moulding System Application Manual[M]. DISA Industries A/S, Edition 05-05.

        [2]馬幼平,許云華.金屬凝固原理及技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.

        [3]張伯明.鑄造手冊(cè):鑄鐵[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:327.

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