燒結(jié)機(jī)壁板消失模鑄造的工藝設(shè)計(jì)

1.前言 我公司完成安陽(yáng)某立冷現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行工藝澆注工作，該現(xiàn)場(chǎng)在引進(jìn)消失模工藝之前，使用水玻璃砂進(jìn)行造型，其澆注出來(lái)鑄件表層質(zhì)量較差，粘砂較嚴(yán)重，尤其對(duì)芯砂不便于清砂。消失模鑄造又稱作“干型鑄造”，以干砂作型砂，由埋箱震動(dòng)和澆注時(shí)抽取負(fù)壓使干砂緊固在白模涂料層外形成鑄型，澆注時(shí)用鐵液置換白模得到鑄件的澆注方法[1]。 消失模鑄造在國(guó)內(nèi)起于20世紀(jì)五、六十年代，近20年才處于蓬勃發(fā)展階段。現(xiàn)階段在國(guó)家節(jié)能減排、改善環(huán)境的大前提下，消失模鑄造正被越來(lái)越多的公司接受，消失模鑄造工藝處于普及狀態(tài)，越來(lái)越多的鑄件需要制定合理的消失模鑄造工藝，這也成為每一個(gè)消失模從業(yè)者急需解決的問(wèn)題[2]。從傳統(tǒng)鑄造工藝中吸收裨益，制定合理的消失模鑄造工藝是一個(gè)值得嘗試的方法[3]。 2.鑄件分析 燒結(jié)機(jī)壁板是燒結(jié)機(jī)上重要工件，為高鉻耐熱件（其中Cr含量能達(dá)到20左右），中間兩個(gè)管道通水降溫，要求不可滲水，表層質(zhì)量要求較高，不允許有氣孔、渣孔、縮松縮孔等缺點(diǎn)，需加工保證配合。單件鑄件質(zhì)量近700Kg，輪廓尺寸為：2000×168×320（mm），中間部位有兩個(gè)通孔∮26mm，鑄件下部有深30mm盲孔。 3.鑄造工藝分析 消失模鑄造在該鑄件上的應(yīng)用，其工藝方案的主要難點(diǎn)在于中間部位有兩個(gè)通孔∮26mm以及下部深30盲孔。對(duì)于盲孔由于鑄件的使用情況，其必須向下，為避免出現(xiàn)鐵包砂情況，需預(yù)先做預(yù)填。至于通孔，由于尺寸小長(zhǎng)度長(zhǎng)，只用干砂不做處理肯定會(huì)出現(xiàn)缺點(diǎn)。首先參考一下該廠的原有工藝。 該現(xiàn)場(chǎng)原先使用水玻璃砂鑄造工藝，其基本的工藝流程包括：混砂——制?！滦尽夏?。 ? 在混砂機(jī)中將細(xì)石英砂與水玻璃混和好后，填入鑄型坑中，先在四周填好一定厚度的水玻璃砂做加固層，放入木模后逐層填加水玻璃砂，充分搗實(shí)。取出木模后，首先對(duì)做好的模型進(jìn)行修復(fù)，尤其是下方凸臺(tái)。做好澆注系統(tǒng)后，扎孔通CO2進(jìn)行凝固，凝固后將內(nèi)部的浮砂吹出。用內(nèi)徑26mm的鐵管兩邊用鐵板做支撐做芯，為避免鐵水對(duì)內(nèi)澆口處的鐵管過(guò)分沖刷，特意在兩內(nèi)澆口鐵管上焊上兩塊厚20mm的鐵板。在平板上用鐵沙箱做澆口及兩明冒口，做好后與之前的模型合模，澆口對(duì)正即可。四周密封后，上方鎮(zhèn)石準(zhǔn)備澆注。各主要工序如下圖。 4.消失模鑄造工藝 （1）白區(qū) 由于產(chǎn)量限制及鑄件形狀，該現(xiàn)場(chǎng)易采用手工切割白模。白模苯板密度18～20g/L，充分干燥。經(jīng)下板切割后得到白模。參考傳統(tǒng)水玻璃砂鑄造工藝，也采用鋼管做通孔，粘接白模時(shí)將鋼管放入。 該鑄件的澆注系統(tǒng)采用側(cè)頂注，內(nèi)澆口的尺寸為50×50mm，為避免鋼管熔透，在內(nèi)澆口處的鋼管上焊20mm厚鋼板。鋼板在粘接白模過(guò)程當(dāng)中焊接到位后，修復(fù)白模。粘接過(guò)程當(dāng)中為避免膠產(chǎn)生的大量氣體，控制膠的使用量。鋼管兩端用鐵片固定，避免在澆注過(guò)程當(dāng)中鐵水對(duì)鋼管的沖擊引起的偏移。白模粘接粘接如圖所示。 （2）黃區(qū) 將鑄鋼涂料充分?jǐn)嚢韬?，放入涂料槽中?duì)白模進(jìn)行刷涂。白模采用三遍涂刷，每一遍涂刷后，放入烘干房后充分烘干，烘干房注意排濕。因現(xiàn)場(chǎng)使用石英砂為型砂，白模涂料厚度達(dá)到2mm左右，以避免粘砂。第三遍涂刷后，使用石英砂（200目）、糯米粉、酒精、PVB等混合后做預(yù)填物對(duì)盲孔進(jìn)行預(yù)填。待充分烘干后方可埋箱造型。 （3）黑區(qū) ? 該現(xiàn)場(chǎng)使用我公司移動(dòng)振實(shí)臺(tái)，配合雨淋加砂器使用，方便埋箱造型工作。待白模烘干好后，進(jìn)行埋箱造型工作。首先將砂箱放到振實(shí)臺(tái)上，夾緊后開(kāi)啟雨淋加砂器。放底砂200mm左右后，開(kāi)啟振動(dòng)電機(jī)振實(shí)。底砂振實(shí)后，用吊裝工具將白模放入砂箱，分層加砂振實(shí)。砂箱加滿后（冒口距離頂層砂面至少100mm），蓋薄膜加面砂。澆口杯處四周用水玻璃砂做保護(hù)，避免沖砂。埋箱過(guò)程如圖所示。 ??? 鐵水溫度到達(dá)后出爐，澆注前將負(fù)壓系統(tǒng)打開(kāi)，負(fù)壓度控制在-0.050MPa。待鐵水包鐵水澆完后，將所有砂箱蝶閥全部打開(kāi)，負(fù)壓調(diào)至0.015~0.02保壓20min。 澆注時(shí)，注意澆注速度控制，一般節(jié)奏：慢—快—慢。在鐵水不反噴的情況下，盡量加快澆注速度，盡量控制在控制在40s內(nèi)。現(xiàn)場(chǎng)第二天早晨開(kāi)箱，大約保溫14h，開(kāi)箱后送到拋丸機(jī)經(jīng)行鑄件清理。如下圖所示。 ? 5.結(jié)論 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的多次試澆注，確定的上述工藝流程基本滿足澆注出的合格的鑄件產(chǎn)品，且能保證較高的正品率。合理的鑄造工藝是獲得合格鑄件的先決條件，消失模鑄造作為一種新興的鑄造方式，正在逐漸被行業(yè)所接受，其占有份額也逐步擴(kuò)大。運(yùn)用傳統(tǒng)鑄造類型生產(chǎn)的鑄件正在嘗試用消失模鑄造所替代。但傳統(tǒng)鑄造形式絕對(duì)是對(duì)消失模鑄造工藝的設(shè)計(jì)是有裨益的。傳統(tǒng)鑄造形式存在幾千年，一直推動(dòng)著社會(huì)的進(jìn)步，其中有很多東西是值得吸收借鑒的，因此在設(shè)計(jì)消失模澆注工藝時(shí)，不妨參考一下其傳統(tǒng)鑄造工藝。 但是消失模鑄造與傳統(tǒng)鑄造還是有一定區(qū)別的，在設(shè)計(jì)工藝方案時(shí)，我們同樣應(yīng)該考慮進(jìn)去，例如泡沫占據(jù)型腔，氣化產(chǎn)生大量氣體需排出；鐵水遇泡沫后激冷，加上負(fù)壓作用，其流動(dòng)性會(huì)下降；負(fù)壓會(huì)影響鐵水的流動(dòng)方向，最終會(huì)造成最終凝固的地方與傳統(tǒng)鑄造不同；等等。