湖北益弘定做鑄造造型線技術專業
經過數10年技術發展,消失模鑄造技術研究及應用已從鑄鐵、鑄鋼轉向鋁鎂合金等輕合金。最新的研究表明,鎂合金非常適合鑄造造型線消失模鑄造工藝,其具有如下獨特的優點:
1)鎂合金在澆注溫度下,泡沫模樣的分解產物主要是烴類(烷烴、烯烴等)、苯類和苯乙烯等氣霧物質,他們對充型成形時極易反應的液態鎂合金具有自然的保護作用;
2)采用干砂負壓造型,避免了鎂合金液與型砂中水分的接觸和由此而引起的鑄件缺陷;
3)與目前普遍采用的鎂合金壓鑄工藝相比較,其投資成本大為降低,干砂良好的退讓性大大減輕了鎂合金鑄件凝固收縮時的熱裂傾向;金屬液較慢和平穩的充型速度避免了氣體的卷入,使鑄件可經熱處理進一步提高其機械性能。
然而,鋁(鎂)合金消失模鑄造技術發展也存在一定的難點:
1)充型澆注時,泡沫模樣的熱解氣化將吸收大量的熱量,造成合金流動前沿溫度下降,過度冷卻易形成冷隔、皮下氣孔等鑄件缺陷。因此,鋁鎂合金消失模澆注過程中,提高充型能力對獲得優質鋁鎂消失模鑄件至關重要,尤其是薄壁鋁、鎂合金鑄件。
2)鋁鎂合金消失模鑄造的澆注溫度高達750℃~780℃,此高溫下,鋁合金的吸氫嚴重,易使鑄件產生針孔等缺陷;而鎂合金的反應燃燒嚴重,鑄件縮松多。這也是我國鋁鎂合金消失模鑄造技術目前未過關的主要困難。
3)鋁鎂合金消失模鑄造需要低溫氣化的泡沫模具材料,但消失模模具材料的研究方而我國進行的研究工作較少。另外,研制適合鋁鎂合金消失模鑄造用強度高、透氣性好的涂料,也是亟待解決的課題。
1、消失模鑄造技術的概念
全自動造型線消失模鑄造技術是一項精確成形的鑄造新技術。其鑄造方法是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結組合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后,埋在干砂中振動造型,在常壓或負壓下澆注,使模型氣化,液體金屬占據模型位置,凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。
該技術通常采用樹脂砂或水玻璃砂作充填砂,也有人采用干砂負壓造型。主要特點是,模樣在模具中成形和采用負壓干砂造型。主要適用于中、小型鑄件的大批生產。通常稱這種方法為LostFoamCasting,簡稱LFC法。
全自動造型機消失模鑄造每生產一個鑄件就要消耗一個泡沫模樣,所以增加了預發泡和發泡成型的工序,但減少了型(芯)砂制備、制芯、造型、下芯等許多煩瑣工序。
2、LFC法的主要特點
1)LFC是一種近無余量、精確成形的工藝;
2)容易實現清潔生產;
3)為鑄件結構設計提供了充分的自由度;
4)金屬液的流動前沿是熱解的消失模產物(氣體和液體),它會與金屬液發生反應并影響到金屬液的充填,如果金屬充型過程中熱解產物不能順利排除,就容易引起氣孔、皺皮、增碳等缺陷。這就要求工藝師掌握消失模鑄造成形原理,正確設計澆注系統,制定合理的工藝方案。
5)模具的鑄造成本較高,要求有一定的生產批量,否則很難獲得好的經濟效益。
消失模鑄造技術應用與市場開拓
對該技術的采納和推廣的最初始的遲疑來源于該技術本身的完善性。因此,全自動垂直造型線消失模鑄造其本身的技術進步至關重要。隨著泡沫材料氣化程度的進一步改進,及澆注冒口的優化設計,已經有效地改善了鑄件表面品質,成功地進入相應的市場。另外,新的切割方法、快速的白動化加工等方法的出現,將有利于降低消失模的加工成本。因此,重要的研究進展將加速消失模鑄造技術的進步。這些研究進展包括快速加工技術、數值模擬、泡沫的表面光潔度與熔化程度、泡沫中的嵌入物、無涂層鑄造、材料組合(包括泡沫材料)、鑄造過程中的變形控制、典型缺陷的降低和力學性能的改善、整個設計鏈的集成以及全套生產鏈的集成。
為了克服鋁鎂合金消失模鑄造中充型澆注、燃燒、氫針孔等困難,提高消失模鑄造零件的性能,目前正在研究開發如下幾種特種消失模鑄造技術,具有較大意義:
1)真空低壓消失模鑄造技術。它將真空消失模鑄造與低壓鑄造有機地結合起來,特點是:綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術優勢,在可控的氣壓下完成充型過程,大大提高了合金的鑄造充型能力;與壓鑄相比,設備投資小、鑄件成本低、鑄件可熱處理強化;而與砂型鑄造相比,鑄件的精度高、表而粗糙度小、生產率高、性能好;反重力作用下,直澆口成為補縮短通道,澆注溫度的損失小,液態合金在可控的壓力下進行補縮凝固,合金鑄件的澆注系統簡單有效、成品率高、組織致密;真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低,適合于多種有色合金。
2)壓力消失模鑄造技術困。它是消失模鑄造技術與壓力凝固結晶技術的結合。其原理是在帶砂箱的壓力灌中,澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后,迅速密封壓力灌,并通入一定壓力的氣體,使金屬液在壓力下凝固結晶成型的鑄造方法。這種鑄造技術的特點是能夠顯著減少鑄件中的縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷,提高鑄件致密度,改善鑄件力學性能。加壓下凝固,外力對枝晶間液相金屬的擠濾作用和使初凝枝晶發生顯微變形,可大幅提高冒口的補縮能力,使鑄件內部縮松得到改善;加壓凝固還會使氫析出需更高的內壓力才能形核形成氣泡,抑制針孔的形成,同時壓力增加了氣體在固相合金中的溶解度,使可能析出的氣泡減少。
3)振動消失模鑄造技術。在消失模鑄造過程中施加一定頻率和振幅的振動,使鑄件在振動場的作用下凝固。由于消失模鑄造凝固過程中對金屬溶液施加了一定時間振動,振動力使液相與固相間產生相對運動.而使枝晶破碎.增加液相內結晶核心.使鑄件最終凝固組織細化、補縮提高,力學性能改善。該技術可利用消失模鑄造中現成的緊實振動臺,通過振動電機產生的機械振動,使金屬液在動力激勵下生核,達到細化組織的目的,是一種操作簡便、成本低廉、無環境污染的特種消失模鑄造新方法。
4)殼型消失模鑄造技術。以消失模鑄造的泡沫模為原型,結合熔模鑄造的制殼技術結殼,經失模、焙燒后裝箱填砂,進行精密鑄造成形。該技術結合了泡沫模的低成本、收縮小、尺寸設計靈活及熔模鑄造高精度型殼等優點,由于澆注前脫去了泡沫模,避免了消失模鑄造因泡沫模分解帶來的氣孔、夾雜等缺陷以及泡沫模氣化吸熱而引起的過高澆注溫度問題,同時使金屬液的充型能力進一步提高。另外,還可結合反重力低壓鑄造進行成形,使金屬液的充型和補縮能力進一步提高。該技術不僅解決了普通消失模鑄造易出現的氣孔、夾雜等缺陷,還能保證鑄件具有較高的尺寸精度和表而粗糙度以及良好的內在質量和成品率,是一種適合大型復雜薄壁精密鑄件生產的新方法。
總之,水平造型機消失模鑄造技術發展到今天已日趨完善,理所當然地受到國內外企業的普遍重視。但該技術目前還沒得到完全推廣,但是其未來的最大的應用市場在亞洲,特別是中國。
綜上所述,全自動造型線消失模鑄造符合當今鑄造技術發展的總趨勢有著廣闊的前景,與傳統鑄造技術相比,消失模鑄造技術具有與無倫比的優勢,被國內外鑄造界譽為“二十一世紀的鑄造技術”、“鑄造工業的綠色革命”。
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