毕业论文设计消失模铸造工艺

毕业论文设计消失模铸造工艺内容摘要：

快速干燥 ：生产中水基涂料一般采用烘房或干燥炉进行干燥。 烘干温度为 40～60℃，烘干时间为 4～ 6h，即可使涂层干燥固化。 EPS 模样的软化点为 70℃，所以干燥温度不能高于 60℃。 在烘干过程中除了严格控制温度外，还应该控制湿度，湿度不能大于 30％。 如果能配备良好的通风设备，烘干效果会更好。 烘干设备有鼓风干燥炉、干燥室，热源可采用电热和暖气供热。 微波干燥：采用 HMZ 系列微波真空干燥炉，可在 30～ 100 ℃ 范围内快速干燥、均匀性好、能效比高、最大限度保持物料原有理化特征、占地面积小、无环境污染。 鉴于上述特点，具有一 定的透气性、良好的润湿性和黏附性、高温强度好、干燥速度快、发气量小、良好的涂挂性的涂料最佳，故而结合工业应用，消失模铸造三通管接头采用专用涂料（ 20℃的密度 3/g cm ,悬浮能力： 24h 后＞ 90%，流杯黏度：1719s，固体含量： 68%72%，波美度： 95100176。 B233。 ）。 浇注温度、真空度 消失模铸造中泡沫塑料模气化时要吸热，使金属液热量减少，加速金属液结晶凝固，故为了得到组织健全的铸件，必须提高金属液的浇注温度来补偿气化模气化吸热的热 量损失。 浇注温度过高会引起砂型涨大，特别是具有复杂砂芯的铸件，当浇注温太原工业学院毕业设计 10 度 ≥1420 ℃ 时废品增多，浇注温度为 1460℃ 时废品达 50％。 浇注温度一般要比砂型铸造高 2050℃，参照表 24，结合零件材质选用 13501450℃。 表 推荐的浇注温度 铸 件 材 质 浇 注 温 度 /℃ 铸铝件 730750 铸铜件 11001150 铸铁件 13501450 铸钢件 14501600 负压的作用：①用真空物理手段紧实铸型；②排气；③抑制塑料模材料燃烧，促使其气化；④降低塑料模材料发气量；⑤大大提高砂箱内液态合金的流动性。 因此，真空度是实型铸造最重要、最基本的因素。 提高砂箱内的真空度，金属液的穿透力显著提高，铸件表面查产生针刺、粘砂缺陷的概率也就明显增加；过低的真空度会造成附壁效应，引起气孔、表面碳缺陷以及粘砂等缺陷，本设计参照表 25，浇注时砂箱内真空度采用 400500mmHg。 表 浇注时推荐的真空度范围 铸 件 材 质 砂 箱 内 真 空 度 /mmHg 铸铝、铸铜合金 300400 铸铁、铸钢件 400500 注： 1mmHg= 浇注速度 为避免铸造过程中可能出现的缺陷，浇注速度流股细、小，变粗、大，再转细、小。 正确的浇注方法和速度是：①采取“慢 快 慢”的方法进行，即浇注开始速度要慢，随即加快，最后又要慢浇。 浇注开始慢浇，是因为此时泡沫塑料气化生成物与金属液流动方向正好相反，慢速浇注可使这股气体先从直浇口排 出，防止金属液喷溅。 太原工业学院毕业设计 11 当浇注系统得泡沫塑料气化掉，形成一条通道后，要立即转入快浇，使金属充满浇口杯，封闭住直浇口。 这样可使铸型重新处于密封状态，维持在一定的真空度，顺利地进行浇注。 最后为了使混杂在金属液中的气化残渣有充足的时间上浮到铸件顶部或集渣冒口里，并使气体有全部排出铸型的机会，需要由快浇转入慢浇。 ②浇注中除了要掌握浇注速度快慢外，还不能断流和金属液大量外溢。 这两种情况都会破坏铸型的真空状态，造成塌箱。 铸件因素 参照下表 26，结合消失模铸造工业生产实践，可知： 表 消失模铸造铸 件尺寸公差 单位： mm 铸 件 尺 寸 公 差 ＜ 25 177。 2580 177。 80125 177。 125175 177。 175250 177。 ＞ 250 177。 消失模铸造的铸件表面粗糙度 Ra 值可达 ；铸件尺寸在铸造过程中只有很小变化，三通管接头铸件尺寸公差为177。 ；铸件的脱模斜度很小（约 度）或者为 0度，此铸件最大脱模斜度为 1176。 ；铸件的精度高可达 IT7IT9 级，比传统砂型铸造提高 12 个级别；铸件尺寸公差很小，加工余量最多为 ,可以大大减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可以减少 40%50%的加工时间。 太原工业学院毕业设计 12 三通管接头造型时铸沙因素 （ 1） 三通管接头造型时的吃砂量 吃砂量是指模型与砂箱壁、砂箱顶部和底部之间的合理距离。 一般没有明确的值或特殊要求，但不宜太小。 这里很难用一个固定的数字或公式来表示，原则是在保证铸型强度能承受住金属液冲刷和压挤力作用的前 提下，吃砂量尽可能小为经济。 如表2 所示，这里选用吃砂量为 150300mm 之间。 表 推荐吃砂量 铸件、材质 吃砂量 /mm 铸件 材质 吃砂量 /mm 铸件 材质 吃砂量 /mm 铸钢件 150250 铸铝、 铸铜件 100150 铸铁件 150250 （ 2） 三通管接头造型时的 填砂、振动紧实 填充的干砂温度不能高于 50℃，特别是经过使用后的干砂，必须经过冷却处理，与新砂混合后才能使用。 泡沫塑料模样放入砂箱前，需在砂箱底部预先放入一层底砂，经振实、挂平，其厚度一般为 100mm 左右，再将上好涂料 的模样组（带有浇、冒口）放在上面，边填砂，边紧实。 干砂的充填和紧实过程必须保证干砂能充填到模型内部的空腔，并具有足够高的紧实密度，在浇注过程中起支撑作用。 我们介绍常用的一种造型方法（两种方法之一）。 其工序包括如下工序：砂床制备 —— 放置 EPS 模型 —— 填砂 —— 密封定型 ① 砂床制备 将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧。 底部放入一定厚度的底砂（一般砂床厚度在 50~100mm 以上），振动紧实。 型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。 黑色金属温度高，可选用较粗的砂，铝合金采用较细砂子。 型砂经处理后要反复使用。 砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。 ② 放置 EPS 模型 振实后，其上据工艺要求放置 EPS 模型组，并培砂固定。 ③ 填砂 加入干砂（几种加砂方法），同时施以振动（ X、 Y、 Z三个方向），时间一般为 30~60 秒，使型砂充满模型的各个部位，且使型砂的堆积密度增加。 太原工业学院毕业设计 13 ④ 密封定型 砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒 “ 粘结 ” 在一起，维持铸型浇注过程不崩散，称之为 “ 负压定型。 较为常用。 消失模铸造三通管接头 消失模铸造的标准 系统：控制系统、造型系统、负压系统、白模成型系统、振实系统、砂处理系统、涂料配置、涂挂、干燥系统等。 消失模铸造生产原理及工艺特点 该法按 EPC 工艺先制成泡塑模型（手工、机械），涂挂特制涂料，干燥后，置于特制砂箱中，填入干砂，振动紧实，吸真空状态下浇铸，模型气化消失，金属液置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件。 消失模铸造工艺集 实型铸造、 V法铸造工艺的优点为一体， 其主要特点有： 铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点 ；铸件的表面光洁度高 ； 取消了砂芯和制芯工部， 消 除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷 和废品 ； 不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品 ； 采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品 ； 大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部和废砂处理工部 ； 落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度 ； 铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少 50%以上 ； 可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的制约，减少了铸件的内部缺陷 ；负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度 ； 组 合浇注，一箱多件，大大提高了铸件的工艺出品率和生产效率 ； 降低了机加工成本 ； 易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产； 基本没有或很小的 拔模斜度 ； 使用的金属模具寿命可达 10 万次以上，降低了模具的维护费用 ； 减少了粉尘、烟尘和噪音污染，大大改善了铸造工人的劳动环境，降低了劳动强度 ； 简化了工艺操作，对工人的技术熟练程度要求大大降低 ； 零件的形状不受传统的铸造工艺的限制，解放了机械设计工作者，使其根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状 ； 可减轻铸件重 量 ； 消失模铸造工艺应用广泛，不仅适用于铸钢、铸铁，更适用于铸铜、铸铝等 ； 消失模铸造工艺不仅太原工业学院毕业设计 14 适用于几何形状简单的铸件，更适合于普通铸造难以下手的多开边、多芯子、几何形状复杂的铸件 ； 消失模铸造工艺可以实现微震状态下浇注，促进特殊要求的金相组织的 形成，有利于提高铸件的内在质量 ； 在干砂中组合浇注，脱砂容易，温度同步，因此可以利用余热进行热处理。 特别是高锰钢铸件的水刃处理和耐热铸钢件的固溶处理，效果非常理想，能够节约大量能源，缩短了加工周期 ； 利用消失模铸造工艺，可以根据熔化能力，完成任意大小的铸件。 消失 模铸造生产工艺流程 消失模流程的主要工部有熔化工部、制模工部、模型组合及涂层烘干工部、造型浇注工部和落砂清理工部。 具体工艺流程如下图 21 所示。 太原工业学院毕业设计 15 图 消失模铸造的工艺流程 STMMA 原 始 珠 粒 复 验 预 发 泡 熟 化 模 具 成 型 模 型 干 燥 STMMA 模 型 检 查 模 型 组 合 涂 覆 涂 料 烘 干 埋 箱 造 型 冷 却 负 压 浇 注 落 砂 铸件 清 理 铸件检查 混 制 配 料 复 验 涂料 原材料 成分、温度检验 熔炼 配料 复 验 金属成分 筛分 型砂 冷却 复验 浇冒口 太原工业学院毕业设计 16 消失模铸造技术及生产设备 （ 1）白区 泡沫模样的成形加工及组装部分 制模工部：预发机、蒸缸、成型机、模型干燥室等。 模型组合及涂料烘干工部：涂料混制滚筒、模型烘干设备等。 （ 2）黑区 造型、浇注、清理及型砂处理部分 造型浇注工部：造型振实 台、真空系统、砂处理系统、砂箱、雨淋加砂装置、砂箱运输系统等。 （ 3）黄区 涂料的制备及模样上涂料、烘干部分。 消失模铸造三通管接头砂箱内铸件的布置 如图 22 所示，为三通管接头铸件的轮廓尺寸（单位： mm）。 结合该尺寸及消失模铸造生产实践中砂箱的尺寸，粗略确定，采用每箱 8 件。 同时，由 VgG ，  为STMMA 模样的密度， V 为三通管铸件的大致尺寸 ，故大致确定三通管接头泡沫模样每件约为 8kg。 图 三通管接头轮廓尺寸 太原工业学院毕业设计 17 消失模铸造三通管接头缺陷及控制措施 金属液的浇注温度为了分解、裂解 STMMA 模料而提高 70100℃不等，模型表面涂挂涂料种类、型砂类型进而使铸型紧实度的差异，对灰铸铁件性能影响不同。 对灰铸铁三通管件，产生的主要缺陷如下图 23所示。 图 消失模铸造缺陷图例 图 a 皱皮 图 b 气孔 太原工业学院毕业设计 18 图 c 粘砂 图 d 节瘤 (1)表面皱皮 （积碳） 铸件表面厚薄不同的皱纹，即皱皮。 铸件表面常呈轻质发亮的碳薄片（光亮碳膜），深凹沟陷处充满烟黑、炭黑等。 这种缺陷往往在铸铁液最后流到或液流的“冷端”部分，对此次设计的三通管接头往往呈现在侧面或铸件的死角部位，这与浇注系统工艺（顶注、底注、侧注、阶梯注）有关。 如上图 a ①产生原因 当 13501420℃灰铸铁液注入型内时， STMMA 料模急剧分解，在模样与铁液间形成空隙，料模热解形成一次气相（主要由 CO、二氧化碳、氢气、甲烷和分子量较小苯乙烯以及它们的衍生物组成）、液相（由苯甲烯、乙烯和玻 璃态聚苯乙烯等液态羟基组成）和固相 (主要由聚苯乙烯热解形成的光亮碳和焦油状残留物组成 )。 因固相中的光亮碳与气相、液相形成熔胶黏着物，液相也会以一定速度分解形成二次气相和固相。 液态中的二聚物、三聚物及存在再聚合物，这当中往往会出现一种黏稠的沥青状液体，这种液体分解物残留在涂层内侧，一部分被涂层吸收，一部分太原工业学院毕业设计 19 在铸件与涂层之间形成薄膜，这层薄膜在还原（ CO）气氛下形成了细片状或皮屑状、波纹状的结晶残碳即光亮碳，此种密度较低（疏松）的光亮碳与铁水的润湿性很差，。