铸造混砂的相关技巧.docx
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1、(-)概述1 .砂型铸造的特征及工艺流程配制型砂一造型一合型一浇注一冷却一落砂一清理一检查一热处理一检验一获得铸件特征:使用型砂构成铸型并进行浇注的方法,通常指在重力作用下的砂型铸造过程。造型(芯)方法按机械化程度可分为手工造型(芯)和机器造型(芯)两大类。选择合适的造型(芯)方法和正确的造型(芯)工艺操作,对提高铸件质量、降低成本、提高生产率有极重要的意义。(D手工造型(芯)手工造型(芯)是最基本的方法,这种方法适应范围广,不需要复杂设备,而且造型质量一般能够满足工艺要求,所以,到目前为止,在单件、小批生产的铸造车间中,手工造型(芯)仍占很大比重。在航空、航天、航海领域应用广泛。手工造型(芯
2、)劳动强度大,生产率低,铸件质量不易稳定,在很大程度上取决于工人的技术水平和熟练程度。手工造型方法很多,如模样造型、刮板造型、地坑造型,各种造型方法有不同的特点和应用范围。(2)机器造型(芯)用机器完成全部或部分造型工序,称为机器造型,与手工造型相比,机器造型生产效率高,质量稳定,劳动强度低,对工人的技术要求不像手工造型那样高,生产准备时间长,一般适用于一个分型面的两箱造型。机器造型(芯)主要适用于黑色金属铸件的大批量生产。2 .砂型/芯制造方法分类在制造各砂型、芯的过程中,根据其本身建立强度时其粘结机理的不同,通常可分为三大类:(1)机械粘结剂型芯一一以粘土为粘结剂的粘土型芯砂所产生的粘结;
3、(2)化学粘结剂型芯一一型芯砂在造型、芯过程中,依靠其粘结剂本身发生物理、化学反应达到硬化,从而建立强度,使砂粒牢固地粘结为一个整体。有机、无机粘结剂,其中无机粘结剂包括钠水玻璃及硅溶胶,而有机粘结剂则包括热硬、自硬和气硬树脂砂型(芯);(3)物理固结一一指用物理学原理产生的力将不含粘结剂的原砂固结在一起,磁型铸造法、负压造型法或真实密封造型法或薄膜负压造型法,以及消失模造型法。(二)粘土湿型1湿型及其特点(1)生产灵活性大,适用面广,既可手工,又可机器、以及流水线生产,既可生产大件,也可生产小件,可铸钢(中小件),也可铸铁,有色合金等。(2)生产效率高,生产周期短,便于流水线生产,可实现机械
4、化及自动化,汽车,柴油机,抢拖拉机行业应用最广(30050Okg铸铁薄裂件)。(3)原材料成本低,来源广。(4)节省能源、烘干设备和车间生产场地面积。(5)因不需烘干,砂箱寿命长。(6)缺点:操作不当,易产生一些铸造缺陷:夹砂结疤,鼠尾,砂眼,胀砂,粘砂等。2 .粘土湿型所用的主要原材料粘土湿型的配方为:原砂(或旧砂)100,粘土(膨润土)1-5%,煤粉8%,水6%,以及其它附加物。(1)原砂一石英砂其砂子是火成岩中稳定的部分,主要成分为二氧化硅(Si02)和少量的杂质(Na,k,Ca,Fe等氧化物)。含Si02极高的砂子称石英砂,有高的熔点,1700C,摩氏硬度7级(一般将材料分为10级,其
5、中滑石为1级,金刚石为10级),随夹杂物含量的增加,其耐火度下降,Si02含量高,砂子的颜色接近无色透明,一般用石英砂色白并略带灰色。铸造生产所用的石英砂与建筑用砂不同,它有其特殊的要求,主要有:含泥量;颗粒组成;原砂颗粒形状及表面状况;原砂的矿物组成和化学成分等。生产中通常根据铸件的合金种类、质量、壁厚的不同来选定原砂的化学成分和矿物组成。例如铸钢的浇注温度高达1500C左右,钢液含碳量较低,型腔中缺乏能防止金属氧化的强还原性气氛,与铸型相接触的界面上金属容易氧化生成FeO和其它金属氧化物,因而较易与型砂中的杂质进行化学反应而造成化学粘砂。所以要求原砂中Si02含量应较高,有害杂质亦应严格控
6、制。铸钢件的浇注温度愈高,壁厚愈厚,则对原砂中Si02含量的要求就愈高。铸铁的浇注温度一般在1400C以下,铁液中含有较多碳分,湿型浇注时型砂中加入有煤等附加物,能产生大量还原性气氛,在与铸型相接触的界面上金属基本不氧化,实际上湿型铸铁件无化学粘砂现象。烧结点指的是原砂颗粒表面或砂粒间混合物开始熔化的温度。它是原砂各种组合成分耐火性能的综合反应。所以,有时采用测定原砂烧结点的办法能更直观地说明原砂做为耐火材料的性能,而且可用来推测原砂中Si02含量高低和杂质多少。长石、云母及其杂质中所含有的碱金属氧化物(Na20K20)、碱土金属氧化物(CaO、MgO)等能与Si02和氧化铁生成易熔物质。例如
7、Si02与NaO的质量比为73:27的混合物,其熔点仅793C.K20与Si02可形成熔点仅525低熔物,烧结点低。(2)原砂一非石英质原砂硅砂缺点:热膨胀系数比较大,而且在573C时会因相变而产生突然膨胀铸件若裂;热扩散率比较低;容易与铁的氧化物起作用等。这些都会对铸型与金属的界面反应起不良影响。在生产高合金钢铸件或大型铸钢件时,使用硅砂配制的型砂,铸件容易发生粘砂缺陷,使铸件的清砂十分困难。非石英质原砂是指矿物组成中不含或只含少量游离Si02的原砂。在铸钢生产中已逐渐采用一些非石英质原砂来配制无机和有机化学粘结剂型砂、芯砂或涂料。这些材料与硅砂相比,大多数都具有较高的耐火度、热导率、热扩散
8、率和蓄热系数,热膨胀系数低而且膨胀均匀,无体积突变,与金属氧化物的反应能力低等优点,能得到表面质量高的铸件并改善清砂劳动条件。但这些材料中有的价格较高,比较稀缺,故应当合理选用。目前可用的非石英质原砂有橄榄石砂、错砂、铭铁矿砂、石灰石砂、镁砂、刚玉砂、钛铁矿砂、铝矶土砂等。真正广泛使用的仍为石英砂。(3)粘土一一膨润土粘土的矿物成分粘土是湿型砂的主要粘结剂。粘土被水湿润后具有粘结性和可塑性;烘干后硬结,具有干强度,而硬结的粘土加水后又能恢复粘结性和可塑性。粘土主要是由细小结晶质的粘土矿物所组成的土状材料。粘土矿物的种类很多,按晶体结构可分为高岭石和蒙脱石等。通常根据所含粘土矿物种类不同将所采用
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