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某厂消失模铸造车间专业化生产铸铁管件,为柔性接口及插口的铸铁直管配套;今年5月,开始为中国第一汽车制造厂(长春)生产车用变速器-壳体类铸件等。工艺过程是:消失模用EPS经间歇式蒸汽预发泡机预发泡后熟化,在半自动立式成型机上二次发泡成型为模片,人工再把模片粘结成模样,然后粘结工艺支撑架和浇注系统,上完涂料干燥后组装成模簇或单个模样,在三维振动机上填砂造型,采用干砂负压实型铸造工艺。在一段时间内,铸件变形曾成为主要铸造缺陷。
铸件变形是指铸件几何形状与图样不符。如铸件弯曲、椭圆、壁厚不匀等。消失模铸造的铸件变形是在预发泡、制模、上涂料、填砂造型工序中操作不规范,工艺纪律不严格所致。
铸件变形的产生原因
(1)EPS原料不合格或预发泡后珠粒不合格;
(2)模样制作组合白件的过程使模样变形;
(3)耐火涂层制备、涂挂过程操作不当;
(4)填砂造型及振动紧实操作不当;
(5)浇注时模样局部受热或铸型内真空分布不合理。上述诸因素单独出现时,铸件变形虽有可能产生但不会很严重;如果同时多种因素叠加一起作用,则铸件变形会大大地增加。
防止铸件变形的技术措施
发泡剂
EPS原料发泡剂含量应在6.0%～6.5%之间,最少不低于5.5%。珠粒应光洁,粒度均匀。
模样制作
①预发泡时,在蒸汽压力达到0.04MPa后,排净管道内和蒸汽预发泡机中的水分。如果进入蒸汽预发泡机中的加热蒸汽夹带的水分较多,或加热蒸汽冷凝水不能及时排出,在二次发泡压型时EPS颗粒含水量高,在干燥(即熟化)时间短或熟化温度偏低(<20～25℃)时,珠粒易结成小块或团状。这时制作的模样极易变形。②预发珠粒熟化时间一般应为10～12h,预发珠粒熟化时间控制不严,模样尺寸变形很难控制。③对于壁厚为3.5～4mm的管件,预发珠粒的密度应控制在26g/cm3左右。④制模前应检查模具排汽塞是否畅通,充料气压是否达到0.05MPa以上,否则将影响充料的饱满程度而形成局部珠粒网纹,降低模样的强度,使模样在熟化时和在后续工序产生变形。⑤制模时使用较高的蒸汽压力可减少模样熟化的收缩量。⑥控制压型时模样成型后的冷却程度,取模前要使模样充分冷却至80℃以下,二次发泡终止,以得到尺寸稳定性较好的模样,防止取模时模样变形。⑦取模后的模样应在50～60℃下干燥3～8h以保证熟化。
粘结和组模工序
①粘结剂的质量直接影响粘模的质量。粘结前,模样分模面打磨要平整垂直。粘结时用力轻而均匀。②对结构不紧凑、刚性低的(薄壁)铸件,组模时可加设工艺支撑,以提高模型的刚性。③上涂料时,选择合适部位使模样内外同时浸入涂料中。④涂层厚度适当。涂料层能增强模样的表面强度,可防止搬运、造型过程中模样变形。⑤烘干时放置合理,防止模样受力不匀而产生变形。
填砂造型工序
①直浇道与铸件之间、模样簇间距离不能太近,一般为90～120mm,这是防止模样局部受热不均的基本条件。②型砂温度控制在50℃以下,防止模样在填砂造型作业中局部变形;③合理的埋型位置,将模型的大平面处于垂直或倾斜浇注位置。④填砂时模样内外填层高度要均匀一致。⑤合理选择振动工艺参数,要使干砂充满模样各个部位,防止干砂局部紧实不良,震动过分将造成模样变形。
浇注工序
①浇注时保持平稳、快速、连续充填铁液,防止充型过程中铁液流股时大时小、闪流、断流现象。②负压是消失模铸造最重要最基本的因素。浇注过程中负压应≥0.02MPa;原始真空度可以稍高一点(>0.035～0.05MPa)。③停泵释放真空,使铸件处于自由收缩状态,以减少铸造应力。停泵太早,铸件表面还没有完全凝固,结壳层强度低,容易造成铸件变形,影响铸件的尺寸精度;停泵太晚,由于真空实型铸型的强度比普通砂型高,铸件收缩容易产生热裂。这就要求根据铸件结构、浇注温度、铸件大小及壁厚来选择。原则上一般5min左右(以壁厚大小而定),壁厚>20mm,重量在100kg以上,浇注后5min停泵;100kg以下的铸件,浇注结束后即可停泵释放真空。对100kg以上的厚壁(>30mm)铸件可适当延长负压时间,以加快其冷却速度;而薄壁的管件类,浇注结束即可停泵释放真空。
结束语
针对具体情况,有选择的采取以上工艺技术措施,严格执行工艺纪律,细化操作规范,铸件变形不仅得到了控制,而且可以使尺寸精度达到CT10级以上。
