如何用树脂砂-消失模工艺生产大型铸件

消失模生产技术凭借其尺寸精度高、生产的铸件表面光洁、少污染及效率高等突出优点,近几年有了飞速的发展。我司以生产大型机床铸件为主,为提高生产效率,降低成本,从某年开始采用树脂砂-消失模工艺生产大型铸件。现以床身为例,总结一下采用树脂砂-消失模工艺生产大型铸件的经验。

选择合适的EPS制作模样由于模样材料对金属液的充型速度影响很大,低密度的EPS材料较之高密度的EPS材料发气量小,发气速度也慢,因此,有利于金属液充型。我公司选用的是密度为20kg/m3的EPS材料,外表刷三遍醇基消失模专用涂料。由于EPS材料本身有吸潮性,因此刷涂料之前将模样在50℃的烘干窑内进行烘干处理。而且每刷一遍涂料就必须烘干一次。这样完全除去模样本身及涂料中的水分,使模样充分干燥,防止浇注过程中由于涂料没干透,其产生的气体将涂料层挤裂,引起粘砂。而且涂层厚度必须是≥1.5mm。

实型铸造工艺的很大特点是无分型面,它是将模样整体埋入砂箱中造型,但是由于本公司生产的床身体积较大,形状复杂,为将树脂砂舂实,防止粘砂,所以其造型工艺采用分箱造型。首先将EPS模样放到水平地实板上,导轨朝上,模样下垫挠度板,下箱分两层(一层圈、一层底).

这样先填充砂箱圈将模样用树脂砂埋上,再放砂箱底,并填砂有利于将两侧螺丝窝及导轨反壳处舂实以防止粘砂。导轨上填充20～30mm厚树脂砂层后摆放铸铁冷铁。造好下箱后,翻箱,再造上箱。造型过程中在每个型腔中插入芯铁,防止型腔内的树脂砂偏移,两侧的吊装孔也要插芯铁固定。

 采用雨淋式与阶梯式相结合的浇注系统。采用封闭式的浇注系统浇注有两大优点,首先浇注系统与暗冒口相连,使冒口始终保持较高温度,有利于补缩;其次,这样的浇注系统充型速度快,分散的多个内浇道的设置也很好地避免死角。       在冒口的选择上,最初公司内一直有两种不同意见:第1种是选择明暗冒口混用;理由①是降低压力,防止涨箱;②是可以利用明冒口很好地排渣。

而实际中发现,在明冒口周围的铸件表面皱皮及气孔缺陷多。因为,采用的浇注系统是阶梯式浇注系统与雨淋式浇注系统相结合的方式,而在明冒口处的EPS模样是处于高温有氧条件下不完全燃烧,燃烧产物中存在大量的固态与液态产物,这些产物没有足够的压力使之通过涂料层排入型砂中,而且紧贴在金属液表面,形成皱皮等缺陷。

第二种是只选择暗冒口。因为我公司生产的是大型铸件,采用树脂砂消失模工艺造型,无法采用负压使EPS模样的裂解产物很快排出型腔,但由于铸铁件的浇注温度高,EPS模样裂解充分,以分子气态裂解产物为主,使型腔内的气压以数十倍、数百倍的增大,从而使裂解产物在型腔内的强大压力下透过涂料层不断被排挤入型砂中。而采用暗冒口恰恰可以保证型腔内的这种压力,可以提高补缩效率及排渣效果。 

实践证明只选用暗冒口的铸件表面皱皮及气孔缺陷要少很多。浇注温度为1380℃,因为铸件很长,且形状复杂,且消失模样遇到铁温裂解气化不断吸热,使金属液的前沿温度不断降低。因此,为了保证充型效果,防止冷隔的出现,浇注时必须高温浇注,在浇注过程中应采用先慢后快再慢的方式,避免开始浇注时型腔内模样气体压力骤然上升,且裂解产物来不及排出时出现反喷从而伤人。浇注过程中,浇口杯始终处于充满状态,且不能断流,要保证直浇道处于封闭状态,不能充入空气。因为型腔内的EPS模样是在高温高压下裂解,而不应是在高温有氧下燃烧,否则会出现皱皮等缺陷。由于消失模裂解后的产物以小分子气体为主,使得型腔内的压力很大,因此抬箱力很大,易胀箱,这样不但铸件易变形,而且易出现披缝。由于我们采用的工装(砂箱)是钢质的,所以即使在砂箱上打箱卡也还必须压箱。根据实际生产经验,压箱重量约在4倍铸件重量。

采用上述工艺方法生产的床身,最长达8m,重达19t,不但外观质量很好,而且尺寸精度高,加工量小,提高了质量,降低了成本。

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