消失模鑄造澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

消失模鍛造澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和澆注是獲得高質(zhì)量鑄件的重要工序，澆注系統(tǒng)很核心，要通過(guò)重復(fù)實(shí)驗(yàn)，澆注系統(tǒng)能夠用泡沫塑料板材來(lái)制造，但澆注系統(tǒng)最佳是發(fā)泡成型，如果可能與模型成為一體，只有這樣才干減少飛邊，由于薄而復(fù)雜的澆注系統(tǒng)在操作過(guò)程中很容易損壞，因此使?jié)沧⑾到y(tǒng)簡(jiǎn)化很重要。澆注系統(tǒng)和澆注操作的目的是減少澆注時(shí)產(chǎn)生紊流的傾向，減輕金屬液的氧化，避免產(chǎn)生冷隔、皺皮等缺點(diǎn)，應(yīng)用成功的澆口設(shè)計(jì)有諸多類型，如頂注、底注、雨淋式澆注，壓邊澆口、牛澆口等。金屬液的充型速度必頻與模型熱解的速度相似，澆注速度慢或出現(xiàn)斷流的現(xiàn)象，都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的塌箱，金屬液量一定要充足，以保持一定的金屬靜壓頭避免金屬液前沿與熔融模型之間的空隙處發(fā)生異鄉(xiāng)。鐵或鋁和氧的親和性、鐵或鋁的吸氣性以及模型構(gòu)造對(duì)控制澆注的成功至關(guān)重要。澆注時(shí)泡沫塑料模型要發(fā)生某些列的變化，涉及熔融、解聚、熱解、聚合物裂解等，模型的熱解產(chǎn)物會(huì)引發(fā)諸多鍛造缺點(diǎn)，如鋁合金中的氣孔、縮松，鑄件中的碳缺點(diǎn)，以及鑄鋼件中的增碳等。金屬液充型過(guò)程中，模型在約75℃時(shí)開(kāi)始軟化，164℃時(shí)溶熔，316澆注系統(tǒng)的重要作用是用金屬液充填型腔，同時(shí)必須不對(duì)鑄型和金屬兩者產(chǎn)生部可接受的損壞，澆注系統(tǒng)能夠在型內(nèi)建立溫度梯度、提供補(bǔ)給金屬，以增進(jìn)健全的鑄件，澆注過(guò)程中，澆注系統(tǒng)內(nèi)的金屬流不僅要支撐鑄型，還要通過(guò)澆注系統(tǒng)排除模型的熱解產(chǎn)物，在涂料和干砂的充填、緊實(shí)的過(guò)程中，澆注系統(tǒng)還可用以支撐和搬運(yùn)，澆注系統(tǒng)還要有一定的強(qiáng)度，便于操作并使模型某些部位可能加固，避免變形。澆注出鑄件后，必須去掉澆注系統(tǒng)。澆注系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)與鑄件部重要的部位相連并且面積應(yīng)盡量減小，普通狀況下，面積越小，可增加澆注系統(tǒng)裝配模型數(shù)量。消失模鍛造工藝中多使用較大的澆口杯避免澆注過(guò)程中出現(xiàn)斷流，能夠快速而穩(wěn)定地澆注，保持液態(tài)金屬的靜壓頭，澆口杯多采用合粘結(jié)劑的型砂制造。生產(chǎn)鑄件時(shí)慣用過(guò)濾網(wǎng)，它有助于避免澆注時(shí)直澆道的損壞，金屬液的靜壓頭必須超出金屬與模型界面的壓力，否則就會(huì)發(fā)生反噴，金屬液壓頭越高，普通造成鑄件的質(zhì)量越好，鋁合金鑄件中采用中空直澆道和其它組元，有助于鋁液的充型。1、消失模鍛造澆注位置的擬定擬定澆注位置應(yīng)考慮下列原則①盡量立澆、斜澆，避免大平面對(duì)上澆注，以確保金屬有一定上1速度。②澆注位置應(yīng)使金屬與模型熱解速度相似，避免澆注速度慢或出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，而引發(fā)塌箱、對(duì)流缺點(diǎn)。③模型在砂箱中的位置應(yīng)有助于干砂充填，盡量避免水平面和水平向下的盲孔。@重要加工面處在下面或側(cè)面，頂面最佳是非加工面。⑤澆注位置還應(yīng)有助于多層鑄件的排列，在涂料和干砂充填緊實(shí)怕過(guò)程方便支撐和搬運(yùn)，使模型某些部位可能加固，避免變形。2、消失模鍛造澆注方式的擬定澆注系統(tǒng)按金屬液引入型腔的位置分為頂注、側(cè)注、底注或幾個(gè)方式綜合使用。全部這些辦法都能夠生產(chǎn)出合格的鑄件，頂注時(shí)充型所需的時(shí)間最短，因此需要澆注速度最快，以避免塌箱。側(cè)注充型速度最慢，而底注介于兩者之間，由于鋁合金澆注時(shí)模型分解的速度很慢，型腔保持充滿可避免塌箱，因此多采用頂注，但是這樣難以控制金屬液流，容易卷入熱解殘留物。2.1頂注系統(tǒng)：頂注充型所需時(shí)間最短，澆注快有助于避免塌箱；溫度減少少，有助于避免澆局限性和冷隔缺點(diǎn)；工藝出品率高，次序凝固補(bǔ)縮效果好，能夠消除我鑄鐵件碳缺點(diǎn)，因難控制金屬液流，容易使EPS熱解殘留物卷入，增碳傾向減少。由于鋁合金澆注時(shí)模型分解速度慢，型腔保持充滿，可避免塌箱，普通薄壁件多采用頂注。2.2側(cè)澆注系統(tǒng)：液體金屬?gòu)哪Ｐ椭虚g引入，普通在鑄件最大投影面積部位引入，可縮短內(nèi)澆道的距離。生產(chǎn)鑄件的采用頂注和側(cè)注，鑄件上表面出現(xiàn)碳缺點(diǎn)的機(jī)率低。但卷入鑄件內(nèi)部碳缺點(diǎn)經(jīng)常出現(xiàn)。2.3底澆注系統(tǒng)：從底部模型引入金屬液，上升平穩(wěn)，充型速度慢，鑄件上表面容易出現(xiàn)碳缺點(diǎn)，特別厚大件更為嚴(yán)重。因此應(yīng)將厚大平面置于垂直方向而非水平方向。底注工藝最有助于金屬充型，金屬液前沿的分解產(chǎn)物在界面空隙中排出的同時(shí)，又能夠支撐干砂型壁。普通厚大件應(yīng)采用底注方式。2.4階梯式澆注系統(tǒng)：分兩層或多層引入金屬時(shí)采用中空直澆道，大部分金屬?gòu)淖钌蠈觾?nèi)澆道引入金屬，多層內(nèi)澆道作用削弱。階梯澆道引入容易引發(fā)冷隔缺點(diǎn)。普通在高大鑄件時(shí)采用。上述澆注方式在一定條件下能生產(chǎn)出合格的鑄件。澆道比例和引入位置，采用的澆注系統(tǒng)原則①引入液體金屬流，應(yīng)使充型過(guò)程持續(xù)不停供應(yīng)金屬不停流，液體金屬必須支撐干砂型壁，采用封閉式澆注系統(tǒng)最為有利。（即內(nèi)澆道斷面最小。如內(nèi)澆道：直澆道=1：1.2-1.4。）②澆注系統(tǒng)的形式與傳統(tǒng)工藝不同，不考慮復(fù)雜構(gòu)造形式（如慣用的離心式、阻流式、牛角式等，盡量減少澆注系統(tǒng)構(gòu)成，常沒(méi)有橫澆道只有直澆道和內(nèi)澆道以縮短金屬流動(dòng)的距離。形狀簡(jiǎn)樸，方形長(zhǎng)方形為主。③直澆道與鑄件間距離（即內(nèi)澆道長(zhǎng)度）應(yīng)確保充型過(guò)程不因溫度升高而使模型變形。@金屬壓頭，應(yīng)超出金屬EPS界面氣體壓力，以防嗆火。嗆火是液體金屬?gòu)闹睗驳婪磭姵鰜?lái)，中空直澆道和底注有助于避免反噴，（同樣合用于鑄鋁件）。對(duì)EPS/EPMkIA共聚樹脂模型更為突出，高的直澆道（壓頭高）容易造成良好的鑄件質(zhì)量和澆注時(shí)的安全。生產(chǎn)鑄件時(shí)，采用頂注和側(cè)注，鑄件表面出現(xiàn)碳缺點(diǎn)，但是由于卷入模型殘留物，鑄件的內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)碳缺點(diǎn)。底注能夠減少內(nèi)部的碳缺點(diǎn)，但是在鑄件的上表面容易出現(xiàn)碳缺點(diǎn)，特別是在厚大鑄件的上表面，目此多將厚大平面置于垂直的而不是水平的方向。厚度介于3.2-6.4mm的鑄件普通不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題，但是對(duì)于壁厚較大的鑄件，需要更多的內(nèi)澆道隱入、更低的模型密度、代用模型材料、采用不同的涂料配方、抽真空澆注或其它的調(diào)節(jié)，以減少碳缺點(diǎn)。3、內(nèi)澆道尺寸大小的設(shè)計(jì)計(jì)算首先擬定內(nèi)澆道（最小斷面尺寸），再按一定比例擬定在直澆道和橫澆道。計(jì)算辦法有2種：經(jīng)驗(yàn)法：以傳統(tǒng)砂型工藝為參考察表或經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算后，適宜調(diào)節(jié)，普通增大15%-20%即可。理論計(jì)算辦法：如水力學(xué)計(jì)算公式，以球鐵（涉及灰鐵）為例G:流經(jīng)內(nèi)澆道的液態(tài)重量（kg）（鍛造重+澆注系統(tǒng)重）u：流量系數(shù)，可參考傳統(tǒng)工藝查表，普通可按阻力偏小來(lái)取。（如0.3-0.4）Hp:壓頭高度，根據(jù)模型在砂箱中位置擬定。t：核心是澆注時(shí)間的選擇，快速澆注是EPC工藝最大特點(diǎn)。按下式?jīng)Q定t:k1（中小件用公式k1是修正系數(shù)，有負(fù)壓時(shí)；K1取<1-般為0.85左右；T=k1計(jì)算成果是一種參考值，通過(guò)澆注實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)，有確切把握后可和模型聯(lián)在一起發(fā)泡成型是有利的。4、消失模鍛造澆注工藝澆注鋁合金鑄件時(shí)由于模型分解速度不快，澆注速度與鑄鐵件生產(chǎn)相比要低某些，因此，需要較大的內(nèi)澆道和直澆道，生產(chǎn)鋁合金件時(shí)的冷隔和皺皮缺點(diǎn)是由于鋁合金液中卷入了模型的熱解殘留物以及當(dāng)今束流相遇是鋁液的熱量局限性以充足熔融這些殘留物的綜合成果所致。底注工藝最有助于金屬液充型，金屬液以受控最佳的方式在直澆道中下降，然后在鑄型型腔內(nèi)有規(guī)律地上，金屬液前沿使分解產(chǎn)物在金屬液與模型的界面空隙中逸出的同時(shí)，又能夠支撐干砂型壁。一種澆注系統(tǒng)上能夠組裝多層模型，在澆注結(jié)束前金屬液的靜壓頭減少和流動(dòng)的速度減小的狀況下，一定要使每個(gè)鑄型都充滿，模型之間不要靠得太近，否則會(huì)使型內(nèi)氣壓升高，澆注鑄鐵和鑄鋼件時(shí)，模型的熱解的過(guò)程中產(chǎn)生大量高溫氣體，如果這些氣體聚集在相鄰兩個(gè)模型間的區(qū)域內(nèi)，模型會(huì)受到損壞，使干砂流入型腔內(nèi)，產(chǎn)生嚴(yán)重的缺點(diǎn)。如果把這些高溫氣體從型內(nèi)排出，則能夠解決這些問(wèn)題。澆注時(shí)也可采用抽真空，抽真空能夠排出砂箱內(nèi)的氣體，提高鑄件表面的光潔度，制止干砂流態(tài)化，改善薄壁鑄件的充型性能，抽真空還能夠排出澆注時(shí)產(chǎn)生的其它產(chǎn)物，真空系統(tǒng)中收集過(guò)多的這類產(chǎn)物會(huì)發(fā)生批爆炸，因此規(guī)定真空系統(tǒng)最少能夠承受住1MPa的峰值壓力。4.1澆注溫度的擬定：由于模型氣化是吸熱反映，需要消耗液體金屬的熱量，澆注溫度應(yīng)高某些，即使負(fù)壓下澆注，充型能力大為提高，但從順利排除EPS固、液相產(chǎn)物也規(guī)定溫度高某些，特別是球鐵件為減少殘?zhí)肌櫰さ热秉c(diǎn)，溫度偏高些對(duì)質(zhì)量有利。普通推薦EPC工藝澆溫比砂型高30-50℃，對(duì)鑄鐵件而言，最后澆注的鑄件應(yīng)高于1360表1推薦的澆注溫度范疇：表l采用消失模鍛造工藝時(shí)合金澆注溫度4.2負(fù)壓的范疇和時(shí)間的擬定負(fù)壓的作用：(1)緊實(shí)干砂，避免沖砂和崩散、型壁移動(dòng)（特別球鐵更為重要）。(2)加緊排氣速度和排氣量，減少界面氣壓，加緊金屬前沿推動(dòng)速度提高充型能力，有助于減少鑄件表面缺點(diǎn)。(3)提高復(fù)印性，鑄件輪廓更清晰。(4)密封下澆注，改善環(huán)境。負(fù)壓大小范疇：(1)根據(jù)合金種類，選定負(fù)壓范疇，見(jiàn)表2。表2負(fù)壓范疇鑄件凝固，形成外殼足以保持鑄件時(shí)即可停止抽氣，普通5min左右（根據(jù)壁厚定）為加緊凝固冷卻速度也可延長(zhǎng)負(fù)壓作用時(shí)間。鑄件較小負(fù)壓可選低些，重量大或一箱多鑄可選高某些，頂注可選高某些，壁厚或瞬時(shí)發(fā)氣量大也可選略高某些。澆注過(guò)程中，負(fù)壓會(huì)發(fā)生變化，開(kāi)始澆注后負(fù)壓減少，達(dá)成最低值后，又開(kāi)始回升，最后恢復(fù)到初始值，澆注過(guò)程負(fù)壓下降最低點(diǎn)不應(yīng)低于（鑄鐵件）l00-200mmHg，生產(chǎn)上最佳控制在200mmHg以上，不允許出現(xiàn)正壓狀態(tài)，可通過(guò)閥門調(diào)節(jié)負(fù)壓，保持在最低限以上。為避免澆注時(shí)噴燈效應(yīng)，不應(yīng)采用名冒口，并且直澆道是砂箱表面上唯一敞開(kāi)處，認(rèn)真設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，要力求減少型內(nèi)不同方向的金屬液的對(duì)流，在金屬液流的前沿，常有某些模型熱解殘留物，在兩股金屬液對(duì)流時(shí)在交界面處會(huì)卷入這些殘留物，因此，鑄件截面尺寸的忽然變化的部位也有類似的問(wèn)題，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，一定要懂得在金屬液前沿積累的熱解殘留物一定要力求排除或減少。4.3澆注操作EPC工藝中澆注時(shí)多使用較大的澆口杯