铸造基础知识分享

合金铸造技术革新

精华0228

  在砂型铸造时,为了强化顺序凝固,工艺上采取放置冷铁加快凝固速度,设置补缩冒口、补贴的方法,使缩孔推移集中到铸件外;在浇注过程中,合金元素铝易氧化、吸气产生夹渣、气孔,浇注系统采用底雨淋式,确保浇注铜水平稳充填,减少夹渣产生;另一方面,浇注完毕后冒口上覆盖保温材料,提高补缩效果。放置冷铁,冷铁厚度50mm;芯子中心线上分型,浇注系统、雨淋浇口预制成形,在造型和浇注前分别固定;浇注时浇注到到冒口的1/3,再由冒口补浇剩余部分。该工艺浇注的铸件清理切割冒口后没有发现铸造缺陷,但经加工后,在芯子的两侧和冷铁之间(分型面上),存在明显的缩孔。分析产生缩孔的原因,认为由于在底注时铜水在上升过程中,铜水使芯子过热温度升高,在凝固过程中此处成为最后凝固的地方,因此产生缩孔。为了消除缩孔,进一步改善工艺,采用取消芯子两侧上箱冷铁,减缓上部的冷却速度,延长补缩通道,但没有收到明显的效果。另一方面在原工艺的基础上,将砂芯用铁芯替换,同样没有得到好的效果。在对上述几种方法综合使用后,也没有达到预期的效果。

  由此分析,主要是由于铜水本身蓄热量大,采用底注时,铜水在上升过程中芯子(无论是砂芯还是铁芯)过热,在冷却时没有起到散热的作用;另一方面,由于底注时型腔中的温度分布是上低下高,上部的凝固速度快,下部凝固速度慢,因此,芯子两侧成为最后凝固的地方,产生缩孔。工艺Ⅱ为了克服工艺Ⅰ使芯子过热,芯子两侧产生缩孔的问题,将铸件水平放置,一方面缩短冒口的补缩距离,另一方面可以减小芯子的过热;铸造工艺仍然采用底注雨淋式,四周用成形冷铁,冒口高度与工艺Ⅰ相同。采用该工艺浇注的滑块经加工后,由于铸型到芯子距离大,靠近芯子的两侧出现缩孔。与工艺Ⅰ相同,将砂芯改为铁芯,经浇注加工后仍存在缩孔,只是有所减小。工艺Ⅲ立式离心铸造是依靠离心力的作用,将浇道中金属液从旋转中心(直浇道)甩向铸件外缘、成形并进行补缩,同时强化了铸件外缘至旋转中心沿径向的顺序凝固。在离心力的作用下,使补缩能力大大提高,于是铸件冒口的质量可大大减少,可不设专门冒口,这样降低了铸件清理成本,提高了工艺出品率,使总成本降低。另一方面,离心力促使金属液在铸型中作定向运动,先凝固的固相晶体密度大于液相,导致在内壁边缘先凝固晶体推向外壁,这有利于铸件由外向内的顺序凝固。

  文献指出,金属液的定向运动破碎和细化了部分树枝状晶,克服了枝晶间“隧道”阻力而进行补缩,铸件变得致密,性能得到改善,从而提高了铸件的质量。另一方面,由于离心力的作用,使铜水中的渣子沿径向向中心移动,使铜水洁净,减少铸件中的夹渣和气体。采用离心铸造工艺,在铸件的五个面都有金属型,铸件的冷却速度加快,在另一面又有离心力产生的压力作用,因此根据工厂的设备决定采用立式离心铸造工艺。离心铸造工艺采用立式离心铸造机,离心机内腔直径!1080mm,转速650r/min,金属底板厚60mm,滑块型腔钢板厚40mm,盖板厚60mm,浇注孔200mm,形成的型腔总长900mm,宽250mm,高125mm。用钢板形成型腔后,在型腔长度方向的两侧填满型砂并预先烘干,并在型腔内刷涂料。根据金属型和离心铸造工艺,铜水出炉温度和浇注温度与砂型比较同时提高50~60℃,金属型各部分浇注前分别预热到300~350℃,保证扣箱后浇注前金属型的温度在200℃上下。浇注时铜水质量根据铸件和冒口计算质量称量。浇注先慢后快,最后补缩期再慢。浇注时观察浇口铜水的变化,与称量结合,确定最终浇注铜水的量,保证铸件补缩需要的铜水量。用离心铸造浇注的滑块经加工全部为正品,且从加工表面观察,其组织比砂型铸造致密。

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