V法铸造机床床身的生产实践与气孔的控制
张玉芳 刘祥泉 张现诚
(淄博通普真空设备有限公司 山东淄博)
V法铸造机床床身在几年前就已投入实践生产，并在山东滕州形成批量，由于当时的生产技术和金属材料配比不当，产生了很多气孔、裂纹等缺陷，并且由于涂料过度追求低成本，不烘干，大多数用冷风冲天炉生产，浇注温度偏低等原因，生产效率一直不高，产品质量一直不过关。我公司工程技术人员经过多年实践研究，逐渐探索出一条可行之路，经过规划和整理，写出来供生产厂家参考。
在V法铸造生产过程中，首先根据铸件的不同，来选择适合自己的生产工艺，在工艺成熟的基础上——铸造设备也是提高产品质量和出品率的重要保证。
生产中三维振实台是重要造型设备之一，特别是形状较为复杂的机床床身，对振实台更有严格的要求，三维振动使用时振幅要均匀，夹角与弧之间填砂一定要紧实，型砂在铸型内的填充速度最好是等量的，随着振实台加速度的增加而急剧地增大密实度，为了在更短的时间内提高型砂的充填密度，振实台的选择是整个生产过程的关键。
我公司设计生产的三维振实台，可根据客户生产工艺的不同及铸件的复杂程度，配备不同激振力。可实现变频振动及振动浇注。
该振实台既满足了生产要求，又增加了短时间内砂子的振实充填密度，避免了加速振动的噪音，操作人员在造型过程中大大降低造型时间，提高了生产效率。我们通过长期的实践证明振实台在振动过程中振幅不要太大，只要适中即可。振幅保持在1.2-1.5mm之间对于V法铸造机床体是较为妥当的。
上图：铸造机床床身，该床身长度为3800mm宽580mm高650mm采取真空V法造型
模具具有三大部分组成，即真箱，模型，抽气管三位一体组成V法铸造的模型。
造型前启动真空系统，做好准备工作。
准备工作如下：
(1) 首先根据模型大小剪切铸造膜。
(2) 粘结浇冒口。
(3) 混制涂料。
(4) 检查备好抽气软管。
真空泵启动后，把吸气软管插入真空箱抽气箱接头开动烤膜器，给铸造模具加热，软化后吸膜成型，成型后，喷涂料，烘干涂料后连接到造型砂箱。
具体操作方法如下：
(1) 先将准备好的橡胶软管一头插入分配器，另一端插入模型真空箱。(保持充分的真空抽气性能)
(2) 烤膜器加热开关启动。
(4) 将加热软化的铸造模进行覆模。
(4) 整理覆好膜的铸造膜，以免破裂，出现漏气现象。
(5) 喷涂料，将混制好的涂料采用涂料喷枪均可喷洒在模型上。
(6) V法铸造床身工艺一般为HT200-HT250, 牌号大部分为普通铸铁，涂料一般为铝矾土+球状石墨+松香+溃散剂+酒精(或工业酒精)混制即可。
V法铸造机床床身，铸造膜的吸模或成型是技术关键。吸模成型是指铸造膜均匀平整地、无皱褶地密封贴在模型表面上。成型的好坏，直接影响产品质量及铸件表面的光洁度。吸膜前将铸造膜加热烧软，一方面对于凹凸型及复杂的铸件能均匀的吸模成型。烘软的铸造膜另一方面还能防止吸模后残留在模型上的条褶。
防止条褶的具体方法是吸膜前气压的调整，加热要均匀，条褶的出现使铸件表面光洁。假如条褶过大出现在加工点或床身的道轨面上，会使整个床身报废。
一般覆膜所需要的真空度为0.03-0.04Mpa，其中也根据模型的复杂程度来决定气压，复杂程度较大气压相应调高一些，反之低些。
如果真空度过高铸造膜会吸进模型细小的通气孔。在加砂时，细小的砂粒吸入模型的真空箱，即使造型成功，扣箱后，通气的小孔把型腔旁的细砂抽成小坑，铸出的铸件就出现结瘤现象，直接影响铸件美观。
为了避免以上情况的发生，建议用气塞代替通气孔。调节好吸膜真空度，软化铸造膜，提高覆膜时延伸率。这样会使吸膜平整度很均匀。铸造膜的使用厚度为0.15-0.17mm之间。以武汉为例，其铸造膜的延伸率能达到各种铸件的要求。
V法铸造机床床身的浇冒系统的设置。
床身浇注系统一般为底注式浇注，这样的浇注方式可以减少气孔和加工处夹渣现象。从而提高了产品的成品率。
设计浇注系统时，首先考虑使铸造膜受金属液的热辐射面积尽可能小，也就是铸造膜在高温金属液的热辐射下产生的烧失最小，特别要防止浇注时金属液的飞溅或喷射造成的铸造膜局部烧失，因为局部烧失会发生漏气、垮砂，以致产生铸件缺肉、夹砂等缺陷。此外，应使浇注的金属液平稳，避免直接冲刷型腔壁或发生卷气涡流现象。
用V法铸造的型腔内外，要不停地保持正负压差，在浇注过程中，当金属液充满型腔前，为了使未被金属液充填的部分始终与大气相通。一般需要在浇注系统中另设通气口，也就是冒口，这样就可避免因压差减少或过分波动而造成垮砂、夹砂，甚至塌箱等缺陷。另外型腔中如果金属液充填过快，金属液中会夹气，使铸件产生气孔等缺陷。若浇冒口系统中设通气口，则气体从通气口排出，从而有助于避免上述缺陷。
通气口应设在铸件型腔最高处，这样在整个浇注过程中设有金属液的型腔部分与大气相通，始终保持大气压差。此外如果铸型有突起处，并且突起处的高度又低于铸型的最高处时，易被浇注时上升的金属液堵截，从而隔断与大气的通道，有造成垮箱的危险。遇到这种情况，也应该在突起顶部设置气道，通气口的断面积，一般应大于或等于内浇口总面积的一半。为了防止铸件出现气孔，通气口的厚度应该是该处壁厚的2/3左右。
V法铸造床身是采用开放底注式浇注，浇冒系统均直接通往大气，由负压保持型砂的压差，床身的壁厚一般比较均匀，浇口和冒口都是开放式的(即明浇、明冒)不采用暗冒口，普通铸铁收缩率和自补率很稳定无需按冒补缩。
浇注温度与速度
床身的浇注温度一般控制在1350℃-1380℃之间比普通砂型的温度稍高。一方面为了防止由于铸造膜燃烧时产生的气体使铸件产生气孔或针孔。另一方面可以有效防止皮下气孔生成，不要认为V法铸型金属液流动阻力小，冷凝得慢，浇注温度稍低一些，本人以为这是错误的，只有浇注温度提高了，铸造膜的浇失速度提高，气孔相应减少还可以缩短浇注时间，使金属液尽快充满型腔防止出现塌箱现象。
在浇注过程中，并非型腔内所有的铸造膜立即消失，只有金属液直接接触的区域以及毗邻的区域才能消失。为使砂型强度在铸造膜气孔消失短时间内金属液到达维持密封的作用，应尽可能缩短浇注时间并且不断流。为了加快浇注速度，可有效增大内浇道设置。具体加大多少，要看铸件体积、大小、壁厚、重量来做决定。由此可见，平稳而快速的浇注速度是铸件质量的有效保证。
在浇筑过程中应注意以下几点：
(1) 浇注速度要适当。因为在浇注时砂型表面的砂壳强度只能维持在一个短暂的时间，所以必须在这一时间内完成浇注过程，否则就会产生塌砂和冲砂现象。另一方面，在某些情况下，由于不便在型腔的各个最高点上都设置通气口，型腔中的气体一部分要通过型壁排出，但是铸造膜的透气性是极小的。所以，如果浇注速度太快，就会产生气孔。有时候也需要适当延长浇注时间。使铸造膜在金属液到达以前已经受到辐射作用而使型壁具有一定的透气性能。就能顺利排气而避免产生气孔。因此，适当的浇注速度应在避免产生上述两方面问题的前提下决定。
(2) 浇包的浇口要对准砂型直浇口，避免卷入空气，而且不能断流。
(3) 防止金属液飞溅进入冒口或出气口中，以免过早的破坏局部型腔的铸造模，为此应采取一定措施。为了满足以上要求，浇口上方应设置浇口杯，不使金属液外溢和飞溅来保持平稳的浇速度。
(4) 由于机床床身大多数为长方形，需进行倾斜浇注。合箱完毕后，将砂箱倾斜4°-12°进行浇注，铸件愈长大，倾斜角度也要大一些。这样使铁水由低向高平稳充型。减少型腔中铸造膜融化区的面积，并且能保证冒口最后进入铁水。始终保持砂型内外压力差。倾斜的方向是将冒口端垫的高于浇口端。
浇注后铸型的抽气时间
浇注完毕后，因V法铸造冷却速度慢，根据铸件的壁厚、体积、重量来估算断压时间，避免由于过早解除负压，使铸件变形而影响质量。从铸型浇注完到解除真空负压进行铸件落砂这一段时间，称为铸后放置时间。一般壁厚15-20mm铸铁件。不超过2m长1m宽。8-10分钟即可停压，如果壁厚、加长件，本人以为断压时间应该在20-30min为妥，否则，变形几率很大。
以上为机床床身的造型方法及浇注方式，纯属个人观点。床身的型芯有90%为真空砂箱自带芯，局部是树脂砂芯。树脂制芯，使用40-70目石英砂为主要原料，吷喃树脂和固化剂为辅助材料。
在混砂过程中每加入百公斤石英砂，比例为2kg树脂1kg固化剂。把混好砂及芯铁放入芯盒轻捣、刮平，待砂自硬后取出，刷涂料点燃自干。
下芯的注意事项
(1) 由于树脂芯的发气量大于自吸芯发气量。应注意适量排气。
(2) 排气用细铁钉在铸型预留芯头上轻轻扎破铸造膜，不要过大，3-5处即可，让真空压差吸住树脂芯预留气孔。
(3) 在高温浇注时，树脂芯燃烧，此时芯头预留气孔和扎破接触处就会发生作用。负压会吸走局部的树脂芯所产生的气体，从而减少铸件气孔发生。
(4) 扎破处和芯头连接一定要紧贴住，否则铁水会在芯头缝中钻进，填死预留气道，这样就失去了排气作用。
V法铸造床身到目前为止，还可以说是成熟的工艺，在生产过程中要注意每一个环节，从吸膜到喷涂料，起模、下芯、合箱整个工艺流程要保持相对衔接，做到万无一失，只有这样才能得到合格产品。
