鑄造工藝設(shè)備論文模板

鑄造工藝設(shè)備CastingEquipment摘要:鑄造生產(chǎn)是用液態(tài)合金形成產(chǎn)品方法，將液態(tài)合金注入造型中使之冷卻，凝固。絕大多數(shù)鑄件用作毛坯，需要經(jīng)機(jī)械加工后能成為多種機(jī)械零件；少數(shù)鑄件當(dāng)達(dá)成使用尺寸精度和表面粗糙度要求時(shí)，可作為成品或零件而直接使用。Abstract：Castingistheformationofproductsoftheliquidalloy,theliquidalloyintotheshapemanipulationofthecooling,freezing.Roughcastingsforthevastmajorityneedtobeprocessedbymechanicalmachineryparts;afewtousewhencastingdimensionalaccuracyandsurfaceroughnessrequirements,canbeusedasfinishedproductsorcomponentsdirectlyused.引言：砂型鑄造是鑄造方法中一個(gè)，砂型鑄造關(guān)鍵是用型砂和型芯制造鑄型鑄造方法進(jìn)行鑄造，砂型鑄造關(guān)鍵分為：制造型砂，制造型芯，合箱，澆注。鑄造用砂關(guān)鍵成份是：赤泥，自硬沙，水玻璃，黏結(jié)劑等。關(guān)鍵詞：型砂，型芯，澆道，冒口，砂箱，合箱。Keywords：Moldingsand，Core，Runner，Riser，Sandbox，HopBox2鑄造設(shè)備2.1砂型結(jié)構(gòu)在造型過程中，型砂在外力作用下成型并達(dá)成一定緊實(shí)度而成為砂型。它是由原砂和黏結(jié)劑組成一個(gè)含有一定強(qiáng)度微孔—多孔系，原砂是骨干材料，占型砂總質(zhì)量82%—99%；黏結(jié)劑起粘結(jié)沙粒作用，以粘結(jié)薄膜形式包覆砂粒，使型砂含有必需強(qiáng)度和韌性。2.2原砂關(guān)鍵作用用原砂作為型砂關(guān)鍵骨干材料，更關(guān)鍵是它能為砂型提供必需耐高溫性能和熱物理性能，有助高溫金屬液順利充型，和是金屬液在鑄型中冷卻，凝固并得到所要求形狀和性能鑄件。其次，原砂砂粒能為砂型提供孔隙，確保型芯透氣性，在澆注過程中，使金屬液在型腔內(nèi)受熱急劇膨脹形成氣體和鑄型本身產(chǎn)生大量氣體能順利逸出。但孔隙大小要合適，砂型孔隙率n用微孔容積Vn對(duì)砂型總體積Vo比來表示，即n=（Vn/Vo）X100%2.3型（芯）砂應(yīng)含有性能要求依據(jù)液態(tài)金屬和鑄型相互作用可見，用于制造砂型（芯）型砂和芯砂性能優(yōu)劣直接影響到鑄件質(zhì)量。型芯砂性能關(guān)鍵有強(qiáng)度、透氣性、耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性、退讓性和工藝性能等。砂芯處于金屬液體包圍之中，其工作條件較型砂更惡劣，所以對(duì)芯砂性能要求比型砂高。1、強(qiáng)度型（芯）砂應(yīng)含有一定強(qiáng)度，以確保在澆注時(shí)鑄型在液體金屬?zèng)_刷和壓力作用下不掉砂、不變形和在造型、合箱和搬運(yùn)過程中不損壞。型（芯）砂強(qiáng)度大小和水分、黏結(jié)劑含量和緊砂程度相關(guān)。水分過多或過少，全部使強(qiáng)度降低。黏結(jié)劑含量越多，砂粒度越細(xì)和緊實(shí)度越大，則強(qiáng)度越高。不過型（芯）砂強(qiáng)度太高，又會(huì)使鑄（芯）型太硬，透氣性變差，阻礙鑄件收縮而使鑄件形成氣孔和裂紋等缺點(diǎn)。2、透氣性型（芯）砂含有良好透氣性，以確保在液態(tài)金屬作用下，鑄（芯）型生產(chǎn)大量氣體能經(jīng)過砂粒間空隙順利排出型外，從而消除或降低鑄件內(nèi)氣孔等缺點(diǎn)。通常砂粒大、黏結(jié)劑含量少、水分合適、混合均勻及緊實(shí)度小時(shí)，型砂透氣性全部有得到有效改善。3、耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性型（芯）砂應(yīng)含有一定耐火度和化學(xué)穩(wěn)定性，以確保在高溫液態(tài)金屬作用下不軟化、不熔化、不和液態(tài)金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鑄件不易粘砂和不產(chǎn)生過量氣體。影響耐火度原因有原砂化學(xué)成份、形狀、大小和黏結(jié)劑種類等。通常型砂中石英含量高而雜質(zhì)少時(shí)，其耐火度好。圓形和大顆粒砂比多角形和細(xì)小顆粒耐火度要好。為提升型（芯）砂耐火度，預(yù)防粘砂，常加入部分附加物或在型腔（芯）表面涂刷料。4、退讓性型（芯）砂應(yīng)含有良好退讓性，這是因?yàn)殍T件在凝固和隨即冷卻過程中將伴隨者體積和收縮。為了不使鑄件生產(chǎn)內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋，要求鑄型在高溫下喪失部分強(qiáng)度。當(dāng)鑄件發(fā)生收縮時(shí)，能發(fā)生對(duì)應(yīng)變形和退讓。影響退讓性關(guān)鍵原因是黏結(jié)劑種類和數(shù)量。5、工藝性能型（芯）砂應(yīng)含有良好工藝性能，即在造型時(shí)不粘模，含有良好流動(dòng)性和可塑性，使鑄型有清楚輪廓，從而確保鑄件有正確輪廓尺寸。另外，型砂在鑄件落砂和清理時(shí)含有好出砂性。需要指出是，在實(shí)際生產(chǎn)條件下，要求型（芯）砂全部滿足上述要求是不可能，也無須要，而是應(yīng)依據(jù)鑄造合金種類和鑄件技術(shù)要求，在一些性能方面有所側(cè)重；不然不僅會(huì)使鑄造工藝過程復(fù)雜化，而且還使生產(chǎn)成本大大提升。2.4砂箱砂箱是長(zhǎng)方形、方形、圓形堅(jiān)實(shí)框子，有時(shí)依據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)做成特殊形狀。砂箱作用是牢靠圍緊型砂，便于鑄型搬運(yùn)及澆注時(shí)承受合金壓力。砂箱能夠用木材、鑄鐵、鋼、鋁合金制成，通常由上箱和下箱組成一對(duì)砂箱，并用銷子定位。砂箱示意圖3、鑄造方法3.1砂型鑄造砂型鑄造是適用面最廣一個(gè)凝固成型方法，它幾乎適適用于全部零部件生產(chǎn)。但因?yàn)樯靶蛯?dǎo)熱系數(shù)較低，液態(tài)金屬在砂型中凝固速度較慢，尤其是對(duì)部分壁厚較大鑄件，會(huì)造成鑄件內(nèi)部晶粒粗大，易于產(chǎn)生組織及成份偏析等，從而降低了材料力學(xué)性能。其次，砂型鑄造生產(chǎn)鑄件表面粗糙度較其它凝固成型方法高。砂型鑄造基礎(chǔ)工藝過程以下圖所表示關(guān)鍵工序有制造模樣和芯盒、配置型砂和芯砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂清理和檢驗(yàn)等。其中造型（芯）是砂型鑄造基礎(chǔ)工序。模樣芯盒模樣芯盒爐料準(zhǔn)備金屬熔煉合型澆注鑄件檢驗(yàn)落砂清理型砂配置芯砂配置造芯砂芯干燥型砂干燥造型鑄件熱處理鑄件砂型鑄造生產(chǎn)工序步驟3.2手工造型緊砂和起模由手工完成。手工造型優(yōu)點(diǎn)是操作靈活，工藝裝備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于多種大小形狀鑄件。手工造型對(duì)人工技術(shù)水平要求高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，關(guān)鍵用于單件、小批量生產(chǎn)。手工造型方法很多，有整模造型、分模造型、挖砂造型、活塊造型、刮板造型等。整模造型模樣是整體結(jié)構(gòu)，最大截面在模樣一端且是平面，分型面多為平面。鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，操作簡(jiǎn)單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺點(diǎn)。適適用于簡(jiǎn)單形狀鑄件。分模造型將模樣外形最大截面分成兩半，型腔在上下兩個(gè)砂箱內(nèi)。分模造型適適用于形狀較復(fù)雜鑄件?；顗K造型模樣上可拆卸或活動(dòng)部分叫活塊。為起模方便，將模樣方便，將模樣上妨礙起模部分做成活動(dòng)。起模時(shí)，先起出主體模樣，再單獨(dú)取出活塊。挖砂造型模樣是整體，分型面為曲面，為了便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模型砂，每造一型需挖砂一次，生產(chǎn)率低，要求操作技術(shù)水平高。適適用于形狀復(fù)雜鑄件單件生產(chǎn)。假箱造型為克服挖砂造型挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底胎，然后在底胎上制下箱，因底胎不參與澆注，故稱假箱。假箱造型比挖砂造型操作簡(jiǎn)單，且分型面整齊。刮板造型用刮板替換實(shí)體模樣造型，能夠降低模樣成本，節(jié)省木材，縮短生產(chǎn)周期，但要求操作者技術(shù)水平高，適適用于有等截面或回轉(zhuǎn)體鑄件。3.3機(jī)械造型 機(jī)器造型指緊砂和起模兩個(gè)關(guān)鍵工序采取機(jī)械完成。機(jī)械造型實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，所以生產(chǎn)率高，鑄件質(zhì)量好。但設(shè)備投資大，適適用于中、小型鑄件批量生產(chǎn)。機(jī)器造型按緊實(shí)方法分為：壓實(shí)造型壓實(shí)造型是利用壓頭壓力將砂箱型砂緊實(shí)，先把型砂填入砂箱輔助框內(nèi)，壓頭向下將型砂緊實(shí)，輔助框是用來賠償緊實(shí)過程中型砂被壓縮高度。震擊造型利用震動(dòng)和撞擊對(duì)型砂進(jìn)行緊實(shí)，砂箱填砂后，震擊活塞將工作臺(tái)連同砂箱舉起一定高度，然后下落，和缸體撞擊，依靠型砂下落時(shí)沖擊力產(chǎn)生緊實(shí)作用。拋砂造型拋砂頭轉(zhuǎn)子上裝有葉片，型砂由皮帶輸送機(jī)連續(xù)送入到葉片上，高速旋轉(zhuǎn)葉片將型砂分成一個(gè)個(gè)砂團(tuán)，當(dāng)砂團(tuán)隨葉片轉(zhuǎn)到出口處時(shí)，由離心力作用，型砂高速拋入砂箱，同時(shí)完成填砂和緊實(shí)。射砂造型儲(chǔ)氣筒中壓縮空氣快速進(jìn)入射堂，將型砂由射砂孔射入芯盒空腔中，而壓縮空氣經(jīng)射砂上排氣空排出，射砂過程是在短臨時(shí)間內(nèi)同時(shí)完成填砂和緊實(shí)。3.4合箱在整個(gè)鑄造過程中，合箱是最關(guān)鍵一步，合箱就是將造好型箱和砂芯組合成一個(gè)整體過程。依據(jù)合箱計(jì)劃，按材質(zhì)，砂箱大小將砂箱放平穩(wěn)，擺箱應(yīng)將水口按天車縱向橫走向?qū)R。大活應(yīng)在箱底下面開溝排氣，或?qū)⑸跋鋲|高。4、鑄造輔助材料4.1鑄造用涂料1涂料基礎(chǔ)組成鑄造涂料由多個(gè)不一樣性質(zhì)材料組成分散系，通常由耐火粉料、載液、懸浮劑、粘接劑和改善一些性能添加劑所組成。2涂料作用砂型鑄造用涂料涂敷在砂型型腔和砂芯表面形成薄層材料其作用：1）填塞了砂型和砂芯表面孔隙，避免鑄件表面粗糙、機(jī)械粘砂、化學(xué)粘砂，使鑄件表面粗糙度得到最好改善。2）可預(yù)防或降低鑄件生產(chǎn)和砂子相關(guān)其它鑄造缺點(diǎn)或質(zhì)量問題。3）用涂料來產(chǎn)生冶金效應(yīng)，改善鑄件局面表面性能和內(nèi)在質(zhì)量。4.2機(jī)械油用途在造型（芯）過程中，型（芯）模表面會(huì)有粘砂現(xiàn)象，造成模面粗糙，從而給脫模帶來一定影響，使砂型（芯）表面存在一定缺點(diǎn)，影響鑄件表面質(zhì)量。所以在造型（芯）時(shí)，將對(duì)每層型（芯）模面進(jìn)行處理，刮掉粘砂，涂刷機(jī)械油使模面光滑，輕易脫模，從而提升砂型（芯）質(zhì)量。4.3石棉繩及耐火材料作用合箱是關(guān)鍵一步，合箱時(shí)兩個(gè)型箱間會(huì)有縫隙，分型面凹凸不平時(shí)，縫隙會(huì)愈加顯著，為填補(bǔ)這種缺點(diǎn)。在裝箱前期，在下面型箱分型面涂敷一定量耐火材料或放置石棉繩，關(guān)鍵作用是填塞型箱之間縫隙，避免跑鋼。5、鑄造常見缺點(diǎn)及控制5.1縮孔和縮松（1）縮孔縮孔產(chǎn)生基礎(chǔ)原因是合金液態(tài)收縮和凝固收縮值遠(yuǎn)大于凝固收縮值?？s孔形成條件是金屬在恒溫或很小溫度范圍內(nèi)結(jié)晶。（2）縮松縮松實(shí)質(zhì)上是將集中縮孔分散為數(shù)量極多小縮孔。它分布在整個(gè)斷面上，通常出現(xiàn)在鑄件壁軸線區(qū)域、熱節(jié)處、冒口根部和內(nèi)澆口周圍，也常分布在集中縮孔下方。形成縮松基礎(chǔ)原因和縮孔相同，條件關(guān)鍵是出現(xiàn)在結(jié)晶溫度范圍寬、呈湖狀凝固方法和金中。（3）縮孔和縮松預(yù)防為了預(yù)防鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松，在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免局部金屬積聚。工藝上，針對(duì)合金凝固特點(diǎn)制訂合理鑄造工藝，常采取“次序凝固”和“同時(shí)凝固”兩種方法。（1）“次序凝固”就是在鑄件可能出現(xiàn)縮孔或最終凝固部位設(shè)置冒口，使鑄件根據(jù)遠(yuǎn)離冒口部位液體金屬補(bǔ)縮，后凝固部位收縮是由冒口中金屬液補(bǔ)縮，使鑄件各部位收縮均得到金屬補(bǔ)縮，而縮孔則移至冒口，最終將冒口切除?；?qū)⒚翱诤屠滂F配合，調(diào)整鑄件凝固次序，擴(kuò)大冒口有效補(bǔ)縮距離。（2）“同時(shí)凝固”是使鑄件各部位幾乎同時(shí)冷卻凝固，以預(yù)防縮孔產(chǎn)生。在鑄件厚部或緊靠厚部處鑄型安放冷鐵，同時(shí)凝固可減輕鑄件熱應(yīng)力，預(yù)防鑄件變形和開裂。冒口、冷鐵合理利用是消除縮孔、縮松有效方法。5.2鑄造應(yīng)力鑄件收縮時(shí)受阻就產(chǎn)生鑄造應(yīng)力，關(guān)鍵分為熱應(yīng)力、收縮應(yīng)力。（1）熱應(yīng)力鑄件在凝固和冷卻過程中，不一樣部位因?yàn)椴痪馐湛s而引發(fā)應(yīng)力，熱應(yīng)力使冷卻較慢后壁處受拉伸，冷卻較快薄壁處受壓縮，鑄件壁厚差異愈大、合金線收縮率或彈性模量愈大，熱應(yīng)力愈大。定向凝固時(shí)，因?yàn)殍T件各部分冷卻速度不一致，產(chǎn)生熱應(yīng)力較大，鑄件易出現(xiàn)變形裂紋。（2）收縮應(yīng)力是鑄件在固態(tài)收縮時(shí)，因受鑄型、型芯、冒口等外力阻礙而產(chǎn)生應(yīng)力。假如鑄件收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用，其應(yīng)力大于鑄件抗拉強(qiáng)度時(shí)，鑄件會(huì)產(chǎn)生裂紋。消除鑄造應(yīng)力方法：1、合理地設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)鑄件形狀復(fù)雜，各部分壁厚相差越大，冷卻不均勻，鑄造應(yīng)力大，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)應(yīng)盡可能使鑄件形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱、壁厚均勻。2、采取同時(shí)凝固工藝設(shè)法改善鑄型、型芯退讓性，合理設(shè)置澆冒口等。3、時(shí)效處理時(shí)效分為自然時(shí)效、熱時(shí)效和共振失效。自然時(shí)效是鑄件置于露天場(chǎng)地六個(gè)月以上，讓其內(nèi)應(yīng)力消除。熱時(shí)效是鑄件加熱到550度至650度，保溫2至4小時(shí)，隨爐溫冷卻至150至200度，然后出爐。共振法將鑄件在其共振頻率下振動(dòng)，消除鑄件殘余應(yīng)力。5.3氣孔在鑄件內(nèi)部、表面處出現(xiàn)光滑孔眼，形狀不規(guī)則，顏色有白色或帶一層暗色，有時(shí)覆有氧化鐵皮。方法：降低熔煉時(shí)金屬吸氣量，降低砂型在澆注過程中發(fā)氣量，改善鑄件結(jié)構(gòu)，提升砂型和型芯透氣性，使型內(nèi)氣體順利排出。5.4渣氣孔因?yàn)闈沧r(shí)擋渣不良，澆注溫度太低熔渣不易上浮，澆注時(shí)斷流或未充滿澆口，渣和金屬液一起流入型腔。造成鑄件內(nèi)部出現(xiàn)不規(guī)則孔眼，孔眼不光滑里面充塞著熔渣。預(yù)防方法：提升金屬液溫度，降低熔渣黏性，提升澆注系統(tǒng)擋渣能力。5.5冷隔（1）缺點(diǎn)特征：在鑄件上有一個(gè)未完全融