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              消失模泡沫

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              可用于消失模泡沫鑄造的涂覆有耐火漿料的泡沫模樣及其制造和使用方法

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              可用于消失模泡沫鑄造的涂覆有耐火漿料的泡沫模樣及其制造和使用方法

              發布日期:2016-06-28 08:44 來源:http://www.chic-accents.com 點擊:

              可用于消失模泡沫鑄造的涂覆有耐火漿料的泡沫模樣及其制造和使用方法;澆注模具
              消失模鑄造被譽為“21世紀的鑄造工藝革命”和“Z值得推廣的綠色鑄造工程”,具有鑄件精度高,表面質量好,生產清潔及工藝過程簡化等傳統鑄造方法無可比擬的優點,適用于制造各種不同材質和不同大小的復雜鑄件,尤其在汽車模具及五金金屬板材沖壓成型模具上的應用愈益廣泛,另外其中有些結構與形狀太過復雜的模具用傳統砂型鑄造方法幾乎不能鑄出,從而顯示出消失模鑄造工藝的強大優勢。近幾年來,中天創展球鐵公司已為廣州慶成金屬工業公司,東莞久和模具有限公司,順德科龍模具公司等模具制造廠家提供了大量汽車覆蓋件及五金沖壓件鑄造模具,總鑄出量近萬噸。

              一. 消失模鑄造的基本方法

              消失模鑄造是用易于加工成型的汽化泡沫模代替鑄模,放入砂箱里進行填砂緊實造型,模樣不取出,直接澆注金屬液把泡沫模在鑄型里燒失而得到理想鑄件的近凈成型工藝。目前主要有兩種造型方法生產消失模鑄件:

              1. EPC法

              即干砂無粘結劑抽真空造型法,是泡沫消失模與真空密封造型(V法)的完美結合,近幾年已發展到第三代鑄造工藝,目前全國大約有一百多家鑄造廠采用此法生產鑄件。由于金屬液被澆注進入真空狀態下的型腔,因此鑄件表面精度很高,同時簡化了造型操作,無須混砂工序,鑄件容易落砂清理,極少粉塵污染,減少了氣孔以及根除了由粘結劑等添加物引起的鑄造缺陷。但如果此法用來鑄造各種各樣尺寸大小不同的單件模具,需要配備專用砂箱和抽真空裝置而變得復雜化,使生產成本增加。特別是大型模具需要更大功率的真空負壓系統,以鑄造廠現有的生產條件去適應不斷的尺寸大小變化就顯得不現實。盡管EPC法極具優勢,但鑄件尺寸和重量卻受到限制,據報道迄今為止國內只能生產不超過5噸重的鑄鐵件,生產中大型模具仍存在著難以克服的困難。

              2. FM法

              即粘結劑自硬砂實型鑄造法,在我國已有多年生產歷史和成熟經驗。在鑄鐵件生產上通常使用呋喃樹脂自硬砂充填鑄型去覆蓋汽化泡沫模,待鑄型硬化后把鐵液澆入型腔,泡沫模在砂型里面燒失殆盡后便形成鑄件。此法省去了一般砂型鑄造中的起模,翻箱,下芯及合箱工序,提高了鑄件整體尺寸精度,降低了勞動強度,縮短了生產周期,是鑄造中大型單件鑄鐵模具的適用方法,目前采用樹脂自硬砂FM法的鑄造廠全國也不過30家左右。我公司應用此法已生產的中大型汽車模具和五金沖壓模具中,灰鐵單件重量達到12噸,球鐵灰鐵單件重量達到10噸,并可繼續提高。

              二. 鑄造工藝過程和生產實例

              1. 呋喃樹脂砂FM法工藝流程:

              放模填砂緊實是造型操作的要點。因為泡沫模質輕易變形,放入砂箱時要墊住中間懸空部位,一層一層地先四周后中間填砂,死角凹位要填到位并插實。對不易填實的內孔、窄槽,插入相等尺寸的芯柱或芯塊緊固。

              涂料選用鑄鐵專用商品系列涂料,要求透氣性、涂掛性,強度要高。涂層厚度鑄件厚壁處可涂厚一些,以鑄件表面不產生粘砂為合適,可以用手工刷涂或噴淋涂等方式。泡沫模上涂料后在約55℃以下的氣氛中烘干4~8小時。

              澆注系統可采用頂注、側注、底注或多層澆口的方式,澆道用陶瓷管組合駁接或直接用泡沫材料組成。根據球鐵模具的結構和工作面選擇澆口位置十分重要,設置不當會引起縮孔、粘砂、氣孔、碳黑及皺皮等缺陷。由于澆注時泡沫燃燒汽化產生大量黑濃煙污染環境,因此不推薦用明冒口和散氣片,Z好采用暗冒口以及提高透氣性的方法排氣。合理設計澆冒系統可大大消除由泡沫不完全汽化引起的殘留碳和縮孔、疏松等常見鑄造缺陷。

              2. 工藝技術指標

                  消失模泡沫鑄造是一項近凈成型鑄造工藝,與普通砂型鑄造相比,鑄鐵件表面粗糙度降低2~3個等級,達到Ra 6.3~12.5μm;機械加工余量減少30~60%,對某些零件甚至可以不加工;鑄件尺寸精度達到CT 7~9,鑄件壁厚偏差能夠控制在-0.15~+0.15mm之間。鑄件重量減輕10~25%;金屬利用率(加工后成品重量/鑄造毛坯重量)可達94~97%。插入小芯可鑄出φ3—5mm小孔,直徑大于6mm的淺盲孔可直接鑄出。所以,消失模鑄造是很值得推廣的半精密鑄造模具制造技術。

                 3. 鑄造實例

              覆蓋件的成形過程分若干工序完成,如汽車前圍外板就經過落料、拉伸、修邊沖孔、沖窗口整形、翻邊翻口工序,需要多套獨立模具或組合模具。目前汽車覆蓋件沖模及家電產品外殼沖壓成形模需求量十分巨大,而消失模近凈成型鑄造方法可解決供不應求的瓶頸問題,它大大降低了生產成本,縮短制作周期,減少模具的后續機械加工量。以下是在我公司生產的其中一些實例。

              三.消失模鑄鐵模具的應用前景

              隨著國民經濟的發展,汽車等運動機械和家電五金所需的薄鋼板中大型沖壓件的生產和使用量急劇增加,相應地中大型模具的需求量也大幅度增加,對質量也提出了更高要求。過去,中大型沖壓件模具多用鍛造合金鋼模具, 由于存在原材料價格高、材料利用率低、工序較復雜、制造周期長、加工費用高、組合安裝精度低等缺點,使模具制造成本居高不下,沖壓件精度下降。多年來大量的研究和實踐表明,球墨鑄鐵屈服強度比普通鋼高得多,屈強比幾乎為普通鋼的2倍,基體組織與鋼相同,球狀分布的石墨不易產生應力集中,另外球墨鑄鐵能夠浸入潤滑油,組織中的石墨具有自潤滑作用,能有效地減輕拉深中的摩擦。理論上講,凡對鋼可以進行的熱處理工藝基本上都適用于球墨鑄鐵,因此,可通過適當的熱處理來改變球墨鑄鐵的組織狀態,以提高其性能,從而擴大應用范圍,所以球墨鑄鐵材料是替代合金模具鋼的優選材料,而高強度灰鑄鐵材料也可以代替部分碳素鋼。

              由于消失模鑄造的經濟性和快捷性,已成為模具制造的首選工藝。首先是泡沫材料成型,可用預發泡模腔蒸壓成型或數控加工方法獲得,第二鑄出的模具坯料精確接近使用模具的尺寸,只需少量加工即達到Z終尺寸和表面光潔度。第三可適用于銅、鋁合金、高強度灰鑄鐵、普通球鐵和特種球鐵、普通碳鋼及合金鋼材料。行家認為,采用消失模法生產球鐵模具取代合金鋼模具是中大型模具制造的發展趨勢,尤其是在汽車覆蓋件沖模和家電外殼沖壓成型模上的應用。球鐵模具精加工后,在工作面進行表面淬火處理,達到表面洛氏硬度Rc45~55可滿足耐磨性要求。用于汽車模具各組件的鑄鐵牌號有:模架、壓料板、托料板為高強度灰鑄鐵HT250,HT300;模仁,分模塊為球鐵QT450-10;QT500-7和QT600-3用于滑動塊,環模,壓邊圈和上下模座。Z新研制成功的特種合金鑄鐵材料GM241和合金球鐵材料GM246,通過添加鉻、鉬、銅、鎳等元素進行微量合金化,大大提高了模具的綜合機械性能,可以同優質碳素鋼和合金鋼模具相媲美。

              汽車產業的高速發展直接帶動了汽車覆蓋件模具的高速發展,年均增幅高于行業總水平,估計年均增長率接近20%。由于汽車工業和家電是廣東省的支柱產業,推出新產品和產品改型的速度非???,但是現階段汽車模具及五金沖壓模具的供應是一個薄弱環節。值得注意的是,江浙地區近年來在鑄造模具方面發展迅速,一大批民營汽車模具生產企業異軍突起,已走在全國的前列。隨著消失模鑄造技術的進步,開拓鑄鐵在高精汽車模具及五金沖壓模具上的應用具有極其廣闊的前景。

              四.結束語

              消失模泡沫鑄造在我國走過了近二十年的發展路程,工藝技術不斷成熟和完善,但如果生產過程控制不當,鑄件容易產生粘砂、夾砂、表面積碳和內部縮松等精密模具不允許存在的缺陷。此法鑄造中大型灰鑄鐵模具表面質量已達到了相當令人滿意的效果,但用于球墨鑄鐵模具,仍存在殘留碳黑、皺皮等問題,這可能是球鐵的糊狀凝固特點與灰鐵的層狀凝固特點的不同所致。中天公司經過大量的研究試驗與技術攻關已得到明顯改善,達到了客戶的使用要求。若要“百尺竿頭更進一步”,仍然需要廣大消失模鑄造工作者繼續研究探索,從泡沫材料、涂料、澆注系統及工藝方法等諸多影響因素進行分析改進,促使鑄造球鐵模具的表面精度與光潔度有突破性提高,以滿足國內外汽車、家電及其它行業中高檔與高精尖模具的龐大市場需求。

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