最新精密em铸造铸件em工艺及浇冒口系统设计

最新精密em铸造铸件em工艺及浇冒口系统设计内容摘要：

静压力对是否能完全充满模穴，有密切的关系，一般以压头高 Hp示之 gaCO SH CTP ? ??2? 上式中 σ ——— 表面张力，熔融中碳钢约为 1500dyn/cm CTa ——— 铸件肉厚， cm γ ——— 金属液的表面张力， gm/cm3 g——— 重力加速度， cm/sec2 从上式中加以计算，在 ，其压 头高要 3cm，而 宽的模穴中，其压头高要 9cm才足够。 当金属液的温度提高，表面张力值随之而降，其压头高度之需求亦随之而降。 高度约 280mm的浇道，浇注 80mrn长的薄片，以测试在不同厚度的情况下，金属液的充填性。 当厚度为 ，薄片的尾端均可浇到。 当厚度减为 ,薄片的尾端就难以浇到。 当厚度减为，仅可浇到数 mm长。 一般而言，利用包模铸造法生产钢铸件时，当铸件肉厚为 1~，往往会有大量浇不足的现象，这就要依赖制程工程师调整型壳的焙烧温度及钢液的超温来解决。 自然伴随着凝固延缓而致结晶粗大的缺点。 在直浇道系统中，充填性最佳的是在中间偏下部位，上面部位可能压头高度不够，亦即静压不足，而最大部位可能是金属液的稳流状态不佳及初入之金属液温度较低之故。 如图 3 所示，黑色部分表示浇不足的区域，第一层到第三层，其浇到的部分仅达 60%，其总压头高为 80mm,扣除浇口杯未浇满的高度 ,其实际高度恐怕不足 80rnrn,第四层的浇满率达 90%，第五层及第六层为 100%，第七层为85%。 倘若组树方案略微升高金属液的温度，则第四层以下部位者均可浇满，这个测试可以显示，若要减少浇不足的缺点 ，焊蜡组树时，虽然根据理论计算最少要有 70mm的压头，但实际作业时，为了确保良品率，一般在最上层的一件都保有 100mm 的压头高度。 为求下层能够浇满，往往在组树时，要提高 30~40mm焊工件，使冷金属及乱流都存在于浇道的底部。 在决定浇注系统时，往往要先考虑是上注 (顶浇 )或下注 (底浇 )，上注法在浇注薄件时，因为热损失最少，流动距离最短，并充分利用重力加速度，对浇注薄壁铸件的充满性，有相当的帮助，若以相同的薄壁铸件，用上注及下注来做充满性比较时，会发现上注可以 100%浇满，但下注法可能祇能有 50%的充满 度。 上注法虽然对金属液的充填性有很大的助力，但随之而来的因涡流产生的卷气造成铸件气孔，金属氧化夹杂物等疵病相对增加。 图 下注浇道系统 ,typeⅠ中A 及 B 一般用来生产小型铸件，有最直接而短的浇注距离，有最好的充填率，但表面光洁度及内部干净度却不佳。 最简单的改变，就是改为 typeⅡ的 C 及 D，对缺点有相当的改善。 若改为 typeⅢ的组树，工件不焊在下浇道上，而是焊在经过横浇道后逆向的直浇道上，这个系统有一个集渣的横浇道尾缓冲区 K，工件如 E、 F、 L 的焊在可做冒口补缩作用的直浇道上，虽然工艺 出品率下降了，但铸件的干净度却大大的提高了，若铸件表面有细纹则更相对的提高了良品率。 typeⅣ及Ⅴ是大型铸件，上注及下注两种不同的组树法。 包模铸造作业中 ,产生夹杂物(inclusion)的原因有 : a)模型材料中残留灰分，或者是作业中异物混入模型材料内，经脱蜡及焙烧仍存于模穴中的不燃物。 b).陶壳表层剥落。 c.)陶壳表层有裂纹。 d.)浸浆制壳作业时有局部不坚实现象。 e.)焊蜡组树时 ,结合处有细缝 ,在浸浆作业时 ,浆液渗入形成很薄的陶瓷毛边 ,脱蜡时未流出 ,金属液浇入时，被冲断夹于铸件中。 f.)浇注时 ,从浇口杯上缘落硅进入模穴。 g.)浇注时 ,随金属液浇入炉渣及除渣剂。 浇注时 ,卷入空气氧化金属产生二次渣 ,在浇注铜合金、铝合金含硅、锰、铝较高的钢铁合金恃别容易发生。 前五种原因皆可藉加强制程管制而解决，但后三种则必须要由浇道系统着手。 图 6 所示为夹杂物在直浇道中的运动状况 ,图 4 中 C 方式的组树法，很显然符合夹杂物的运动方向 ,达到净化铸件的目的 ,据图表中分析 ,当将 2mm 的木屑倾入形状如图 ，发现它的分布如图 7 左侧图形示，在最上层含量最多中间部分最少，从这又获得另一个信息 ,在距碓 底部 30mm 以上，距离浇口杯口 100mm 以下的区域内，夹杂物的含量最少，恰巧与前述测试充填性的结论一致，就是一一组树时，最上面的一个工件要保持 100mm 的压头高度，最下面的一件，要距离下浇道底部 30mm以上。 前面已说明了如何从浇道设计来达到铸件的干净度，但对卷气而产生的二次渣及气孔并无帮助，一般下浇道与横浇道连接的方式有三类 :第一类如图 8，下浇道与横浇道直接呈“ T型，这种组合最简单，但产生之卷气最严重，如图片 8a及图片 8b 所示，无论是 8a 的宽而扁（ 211 吋 1 吋横 浇道，下浇道：横浇道：水口＝ 1： 4： 4），还是 8b 的狭而高（ 1 吋 211 吋横浇道，浇道比＝ 1： 4： 4）组合，当浇注后 1 秒，观察浇道内液流，均发现有大量的涡流卷气现象，就是在浇注后 15 秒，在 8a 中仍发生连续性的气泡析出，在 8b 中虽然略有改善，但仍展现有局部严重涡流及断续性气泡析出。 表一是 36 种 39。 39。 T型下浇道底与双横浇道之不同组合的静止期统计表，发现其静止期 (Clean up) 非常长，甚至有无限大的结论。 所以这种最被铸造厂喜爱采用的浇道系统，竟然是最容易产生气孔的组合。 横浇道 吋83下浇道 221吋 下浇道 243吋 下浇道 2811 吋 下浇道 宽（吋） 高（吋） 浇道比 静止期（秒） 浇道比 静止期（秒） 浇道比 静止期（秒） 浇 道比 静止期（秒） 正方形横浇道 43 43 1： 3： 3 ∞ — — — — — — 1 1 1： ： ∞ 1： 4：4 ∞ 1： ： ∞ 1： ： ∞ 211 211 — — 1： 9：9 75 1： 6： 6 ∞ 1： 4： 4 ∞ 2 2 — — 1： 16：16 35 1： ： ∞ 1： ： ∞ 宽、扁横浇道 1 43 1： 4： 4 10 1： 3：3 ∞ 1： 2： 2 ∞ 1： ： ∞ 811 43 — — 1： 4：4 5 — — — — 211 1 — — 1： 6：6 91 1： 4： 4 ∞ 1： ： ∞ 2 1 — — 1： 8：8 ∞ ∞ 1： ： ∞ 2 811 — — — — — — 1： 4： 4 ∞ 2 211 — — 1： 12：12 151 1： 8： 8 ∞ 1： ： ∞ 窄、高横浇道 43 1 1： 4： 4 ∞ 1： 3：3 ∞ 1： 2： 2 ∞ 1： ： 3 43 811 — — 1： 4：4 57 — — — — 43 2 — — 1： 6：6 ∞ 1： 4： 4 ∞ 1： ： ∞ 1 211 1： 8： 8 ∞ 1： 6：6 ∞ 1： 4： 4 ∞ 1： ： ∞ 1 2 — — 1： 8：8 ∞ 1： ： ∞ 1： ： ∞ 811 2 — — — — — — 1： 4： 4 ∞ 211 2 — — 1： 12：12 ∞ 1： 8： 8 ∞ 1： ： ∞ 表一 39。 39。 T型下浇道底与双横浇道之设计对静止期的影响 第二种下浇道底与横浇道的组合方式，是将下浇道底座加大，这种 lucite 模的设计构想最主要的着眼点是可以减少涡流卷气的缺点。 图 9 就显示这种浇道，同样也有许多不同的配比组合，图片 9a 显示下浇道底加大而横浇道为宽而扁（ 211 吋宽 1 吋高，浇道比＝ 1： 4： 4），在浇注后 5 秒，观察浇道发现仍有涡流存在，图 9b 在下浇道底座加大的情况下，配合窄而高的横浇道组合（ 1 吋宽 211 吋高，浇道比＝ 1： 4： 4），在浇注后 5 秒，观察浇道发现已没有涡流存在，明显的卷气性少了很多，表二是这种组合静止期的统计，总结表中资料，倘若下浇道底座加大部分的直径为窄而深横浇道宽度的 倍 ,可获得最短的静止期 ,而与下浇道的尺寸大小无关。 图 8a 宽扁横浇道 图 8b 窄高横浇道。