V法鑄造機(jī)床床身的生產(chǎn)實(shí)踐與氣孔的控制

　　張玉芳 劉祥泉 張現(xiàn)誠(chéng)

　　(淄博通普真空設(shè)備有限公司 山東淄博)

　　V法鑄造機(jī)床床身在幾年前就已投入實(shí)踐生產(chǎn)，并在山東滕州形成批量，由于當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)技術(shù)和金屬材料配比不當(dāng)，產(chǎn)生了很多氣孔、裂紋等缺陷，并且由于涂料過(guò)度追求低成本，不烘干，大多數(shù)用冷風(fēng)沖天爐生產(chǎn)，澆注溫度偏低等原因，生產(chǎn)效率一直不高，產(chǎn)品質(zhì)量一直不過(guò)關(guān)。我公司工程技術(shù)人員經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐研究，逐漸探索出一條可行之路，經(jīng)過(guò)規(guī)劃和整理，寫(xiě)出來(lái)供生產(chǎn)廠(chǎng)家參考。

　　在V法鑄造生產(chǎn)過(guò)程中，首先根據(jù)鑄件的不同，來(lái)選擇適合自己的生產(chǎn)工藝，在工藝成熟的基礎(chǔ)上——鑄造設(shè)備也是提高產(chǎn)品質(zhì)量和出品率的重要保證。

　　生產(chǎn)中三維振實(shí)臺(tái)是重要造型設(shè)備之一，特別是形狀較為復(fù)雜的機(jī)床床身，對(duì)振實(shí)臺(tái)更有嚴(yán)格的要求，三維振動(dòng)使用時(shí)振幅要均勻，夾角與弧之間填砂一定要緊實(shí)，型砂在鑄型內(nèi)的填充速度最好是等量的，隨著振實(shí)臺(tái)加速度的增加而急劇地增大密實(shí)度，為了在更短的時(shí)間內(nèi)提高型砂的充填密度，振實(shí)臺(tái)的選擇是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵。

　　我公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的三維振實(shí)臺(tái)，可根據(jù)客戶(hù)生產(chǎn)工藝的不同及鑄件的復(fù)雜程度，配備不同激振力?？蓪?shí)現(xiàn)變頻振動(dòng)及振動(dòng)澆注。

　　該振實(shí)臺(tái)既滿(mǎn)足了生產(chǎn)要求，又增加了短時(shí)間內(nèi)砂子的振實(shí)充填密度，避免了加速振動(dòng)的噪音，操作人員在造型過(guò)程中大大降低造型時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。我們通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐證明振實(shí)臺(tái)在振動(dòng)過(guò)程中振幅不要太大，只要適中即可。振幅保持在1.2-1.5mm之間對(duì)于V法鑄造機(jī)床體是較為妥當(dāng)?shù)摹?/p>

　　上圖：鑄造機(jī)床床身，該床身長(zhǎng)度為3800mm寬580mm高650mm采取真空V法造型

　　模具具有三大部分組成，即真箱，模型，抽氣管三位一體組成V法鑄造的模型。

　　造型前啟動(dòng)真空系統(tǒng)，做好準(zhǔn)備工作。

　　準(zhǔn)備工作如下：

　　(1) 首先根據(jù)模型大小剪切鑄造膜。

　　(2) 粘結(jié)澆冒口。

　　(3) 混制涂料。

　　(4) 檢查備好抽氣軟管。

　　真空泵啟動(dòng)后，把吸氣軟管插入真空箱抽氣箱接頭開(kāi)動(dòng)烤膜器，給鑄造模具加熱，軟化后吸膜成型，成型后，噴涂料，烘干涂料后連接到造型砂箱。

　　具體操作方法如下：

　　(1) 先將準(zhǔn)備好的橡膠軟管一頭插入分配器，另一端插入模型真空箱。(保持充分的真空抽氣性能)

　　(2) 烤膜器加熱開(kāi)關(guān)啟動(dòng)。

　　(4) 將加熱軟化的鑄造模進(jìn)行覆模。

　　(4) 整理覆好膜的鑄造膜，以免破裂，出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。

　　(5) 噴涂料，將混制好的涂料采用涂料噴槍均可噴灑在模型上。

　　(6) V法鑄造床身工藝一般為HT200-HT250, 牌號(hào)大部分為普通鑄鐵，涂料一般為鋁礬土+球狀石墨+松香+潰散劑+酒精(或工業(yè)酒精)混制即可。

　　V法鑄造機(jī)床床身，鑄造膜的吸?；虺尚褪羌夹g(shù)關(guān)鍵。吸模成型是指鑄造膜均勻平整地、無(wú)皺褶地密封貼在模型表面上。成型的好壞，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量及鑄件表面的光潔度。吸膜前將鑄造膜加熱燒軟，一方面對(duì)于凹凸型及復(fù)雜的鑄件能均勻的吸模成型。烘軟的鑄造膜另一方面還能防止吸模后殘留在模型上的條褶。

　　防止條褶的具體方法是吸膜前氣壓的調(diào)整，加熱要均勻，條褶的出現(xiàn)使鑄件表面光潔。假如條褶過(guò)大出現(xiàn)在加工點(diǎn)或床身的道軌面上，會(huì)使整個(gè)床身報(bào)廢。

　　一般覆膜所需要的真空度為0.03-0.04Mpa，其中也根據(jù)模型的復(fù)雜程度來(lái)決定氣壓，復(fù)雜程度較大氣壓相應(yīng)調(diào)高一些，反之低些。

　　如果真空度過(guò)高鑄造膜會(huì)吸進(jìn)模型細(xì)小的通氣孔。在加砂時(shí)，細(xì)小的砂粒吸入模型的真空箱，即使造型成功，扣箱后，通氣的小孔把型腔旁的細(xì)砂抽成小坑，鑄出的鑄件就出現(xiàn)結(jié)瘤現(xiàn)象，直接影響鑄件美觀。

　　為了避免以上情況的發(fā)生，建議用氣塞代替通氣孔。調(diào)節(jié)好吸膜真空度，軟化鑄造膜，提高覆膜時(shí)延伸率。這樣會(huì)使吸膜平整度很均勻。鑄造膜的使用厚度為0.15-0.17mm之間。以武漢為例，其鑄造膜的延伸率能達(dá)到各種鑄件的要求。

　　V法鑄造機(jī)床床身的澆冒系統(tǒng)的設(shè)置。

　　床身澆注系統(tǒng)一般為底注式澆注，這樣的澆注方式可以減少氣孔和加工處夾渣現(xiàn)象。從而提高了產(chǎn)品的成品率。

　　設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，首先考慮使鑄造膜受金屬液的熱輻射面積盡可能小，也就是鑄造膜在高溫金屬液的熱輻射下產(chǎn)生的燒失最小，特別要防止?jié)沧r(shí)金屬液的飛濺或噴射造成的鑄造膜局部燒失，因?yàn)榫植繜?huì)發(fā)生漏氣、垮砂，以致產(chǎn)生鑄件缺肉、夾砂等缺陷。此外，應(yīng)使?jié)沧⒌慕饘僖浩椒€(wěn)，避免直接沖刷型腔壁或發(fā)生卷氣渦流現(xiàn)象。

　　用V法鑄造的型腔內(nèi)外，要不停地保持正負(fù)壓差，在澆注過(guò)程中，當(dāng)金屬液充滿(mǎn)型腔前，為了使未被金屬液充填的部分始終與大氣相通。一般需要在澆注系統(tǒng)中另設(shè)通氣口，也就是冒口，這樣就可避免因壓差減少或過(guò)分波動(dòng)而造成垮砂、夾砂，甚至塌箱等缺陷。另外型腔中如果金屬液充填過(guò)快，金屬液中會(huì)夾氣，使鑄件產(chǎn)生氣孔等缺陷。若澆冒口系統(tǒng)中設(shè)通氣口，則氣體從通氣口排出，從而有助于避免上述缺陷。

　　通氣口應(yīng)設(shè)在鑄件型腔最高處，這樣在整個(gè)澆注過(guò)程中設(shè)有金屬液的型腔部分與大氣相通，始終保持大氣壓差。此外如果鑄型有突起處，并且突起處的高度又低于鑄型的最高處時(shí)，易被澆注時(shí)上升的金屬液堵截，從而隔斷與大氣的通道，有造成垮箱的危險(xiǎn)。遇到這種情況，也應(yīng)該在突起頂部設(shè)置氣道，通氣口的斷面積，一般應(yīng)大于或等于內(nèi)澆口總面積的一半。為了防止鑄件出現(xiàn)氣孔，通氣口的厚度應(yīng)該是該處壁厚的2/3左右。

　　V法鑄造床身是采用開(kāi)放底注式澆注，澆冒系統(tǒng)均直接通往大氣，由負(fù)壓保持型砂的壓差，床身的壁厚一般比較均勻，澆口和冒口都是開(kāi)放式的(即明澆、明冒)不采用暗冒口，普通鑄鐵收縮率和自補(bǔ)率很穩(wěn)定無(wú)需按冒補(bǔ)縮。

　　澆注溫度與速度

　　床身的澆注溫度一般控制在1350℃-1380℃之間比普通砂型的溫度稍高。一方面為了防止由于鑄造膜燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體使鑄件產(chǎn)生氣孔或針孔。另一方面可以有效防止皮下氣孔生成，不要認(rèn)為V法鑄型金屬液流動(dòng)阻力小，冷凝得慢，澆注溫度稍低一些，本人以為這是錯(cuò)誤的，只有澆注溫度提高了，鑄造膜的澆失速度提高，氣孔相應(yīng)減少還可以縮短澆注時(shí)間，使金屬液盡快充滿(mǎn)型腔防止出現(xiàn)塌箱現(xiàn)象。

　　在澆注過(guò)程中，并非型腔內(nèi)所有的鑄造膜立即消失，只有金屬液直接接觸的區(qū)域以及毗鄰的區(qū)域才能消失。為使砂型強(qiáng)度在鑄造膜氣孔消失短時(shí)間內(nèi)金屬液到達(dá)維持密封的作用，應(yīng)盡可能縮短澆注時(shí)間并且不斷流。為了加快澆注速度，可有效增大內(nèi)澆道設(shè)置。具體加大多少，要看鑄件體積、大小、壁厚、重量來(lái)做決定。由此可見(jiàn)，平穩(wěn)而快速的澆注速度是鑄件質(zhì)量的有效保證。

　　在澆筑過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1) 澆注速度要適當(dāng)。因?yàn)樵跐沧r(shí)砂型表面的砂殼強(qiáng)度只能維持在一個(gè)短暫的時(shí)間，所以必須在這一時(shí)間內(nèi)完成澆注過(guò)程，否則就會(huì)產(chǎn)生塌砂和沖砂現(xiàn)象。另一方面，在某些情況下，由于不便在型腔的各個(gè)最高點(diǎn)上都設(shè)置通氣口，型腔中的氣體一部分要通過(guò)型壁排出，但是鑄造膜的透氣性是極小的。所以，如果澆注速度太快，就會(huì)產(chǎn)生氣孔。有時(shí)候也需要適當(dāng)延長(zhǎng)澆注時(shí)間。使鑄造膜在金屬液到達(dá)以前已經(jīng)受到輻射作用而使型壁具有一定的透氣性能。就能順利排氣而避免產(chǎn)生氣孔。因此，適當(dāng)?shù)臐沧⑺俣葢?yīng)在避免產(chǎn)生上述兩方面問(wèn)題的前提下決定。

　　(2) 澆包的澆口要對(duì)準(zhǔn)砂型直澆口，避免卷入空氣，而且不能斷流。

　　(3) 防止金屬液飛濺進(jìn)入冒口或出氣口中，以免過(guò)早的破壞局部型腔的鑄造模，為此應(yīng)采取一定措施。為了滿(mǎn)足以上要求，澆口上方應(yīng)設(shè)置澆口杯，不使金屬液外溢和飛濺來(lái)保持平穩(wěn)的澆速度。

　　(4) 由于機(jī)床床身大多數(shù)為長(zhǎng)方形，需進(jìn)行傾斜澆注。合箱完畢后，將砂箱傾斜4°-12°進(jìn)行澆注，鑄件愈長(zhǎng)大，傾斜角度也要大一些。這樣使鐵水由低向高平穩(wěn)充型。減少型腔中鑄造膜融化區(qū)的面積，并且能保證冒口最后進(jìn)入鐵水。始終保持砂型內(nèi)外壓力差。傾斜的方向是將冒口端墊的高于澆口端。

　　澆注后鑄型的抽氣時(shí)間

　　澆注完畢后，因V法鑄造冷卻速度慢，根據(jù)鑄件的壁厚、體積、重量來(lái)估算斷壓時(shí)間，避免由于過(guò)早解除負(fù)壓，使鑄件變形而影響質(zhì)量。從鑄型澆注完到解除真空負(fù)壓進(jìn)行鑄件落砂這一段時(shí)間，稱(chēng)為鑄后放置時(shí)間。一般壁厚15-20mm鑄鐵件。不超過(guò)2m長(zhǎng)1m寬。8-10分鐘即可停壓，如果壁厚、加長(zhǎng)件，本人以為斷壓時(shí)間應(yīng)該在20-30min為妥，否則，變形幾率很大。

　　以上為機(jī)床床身的造型方法及澆注方式，純屬個(gè)人觀點(diǎn)。床身的型芯有90%為真空砂箱自帶芯，局部是樹(shù)脂砂芯。樹(shù)脂制芯，使用40-70目石英砂為主要原料，吷喃樹(shù)脂和固化劑為輔助材料。

　　在混砂過(guò)程中每加入百公斤石英砂，比例為2kg樹(shù)脂1kg固化劑。把混好砂及芯鐵放入芯盒輕搗、刮平，待砂自硬后取出，刷涂料點(diǎn)燃自干。

　　下芯的注意事項(xiàng)

　　(1) 由于樹(shù)脂芯的發(fā)氣量大于自吸芯發(fā)氣量。應(yīng)注意適量排氣。

　　(2) 排氣用細(xì)鐵釘在鑄型預(yù)留芯頭上輕輕扎破鑄造膜，不要過(guò)大，3-5處即可，讓真空壓差吸住樹(shù)脂芯預(yù)留氣孔。

　　(3) 在高溫澆注時(shí)，樹(shù)脂芯燃燒，此時(shí)芯頭預(yù)留氣孔和扎破接觸處就會(huì)發(fā)生作用。負(fù)壓會(huì)吸走局部的樹(shù)脂芯所產(chǎn)生的氣體，從而減少鑄件氣孔發(fā)生。

　　(4) 扎破處和芯頭連接一定要緊貼住，否則鐵水會(huì)在芯頭縫中鉆進(jìn)，填死預(yù)留氣道，這樣就失去了排氣作用。

　　V法鑄造床身到目前為止，還可以說(shuō)是成熟的工藝，在生產(chǎn)過(guò)程中要注意每一個(gè)環(huán)節(jié)，從吸膜到噴涂料，起模、下芯、合箱整個(gè)工藝流程要保持相對(duì)銜接，做到萬(wàn)無(wú)一失，只有這樣才能得到合格產(chǎn)品。