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2022-26 铸造工艺:汽车覆盖件冲模的实型铸造技术
时间 : 2022-01-26 07:51 浏览量 : 48

    冲模铸件具有多品种单件小批量生产特点,传统的铸造方法采用木质模样,粘土砂干型铸造工艺,不仅需要耗用大量的木材和工时,而且铸件的尺寸精度差,飞边毛刺多,粗糙笨重。实型铸造方法与之相比具有许多优点,已成为汽车覆盖件冲模毛坯生产的主要方法。覆盖件冲模材料以往通常选用钼铬等合金铸铁。近些年来高强度灰铸铁球墨铸铁及双层铸造合金的应用逐渐增加。本文结合生产实际介绍了覆盖件冲模铸件的实型铸造技术及存在的问题。

汽车覆盖件

    实型铸造的优点:

    实型铸造模样是采用密度为0.015-0.025g/cm3的聚苯乙烯泡沫塑料板材加工粘结而成,铸型为树脂砂型浇注高温合金液后,模样气化消失最终获得铸件的方法.其突出的优点是用实样获得铸件,铸件的精度主要取决于模样的精度,铸件上的螺纹槽孔等可直接铸出,节省了材料,简化了加工过程。工作量减少,生产效率相应提高。某公司应用该工艺后,经过多年的实践改进,完善了实型铸造的工艺设计、涂料研制、模样的选材及制造等关键问题,铸件的质量逐渐提高。由于这种方法在生产冲模铸件时显现出的优点,现已取代了用木模样造型的方法。

    实型铸造涂料的性能要求

    实型铸造涂料的主要作用:常温时提高泡沫模样的强度和刚度,防止在搬运、造型时损坏;浇注时将金属液与铸型隔离,防止金属液渗入型砂中产生铸件粘砂及砂眼等缺陷。同时涂层也是模样分解产物排出型腔的通道。黑色金属铸造时,泡沫塑料分解产物以气体为主,涂层的强度、透气性成为其主要特征。 涂料层应能使泡沫模型热分解产生的大量气体等产物顺利逸出,防止铸件产生气孔、碳沉积等缺陷。

    普通砂型铸造涂料涂挂在砂型(芯)上,涂料通过渗透形成与砂型表层结为一体的防粘砂层。实型铸造涂料层涂挂在泡沫塑料模 样上。模样对涂料而言是一种暂时载体,一遇高温铁水就气化消失。这就要求涂刷在实型铸造模型上的涂料能形成具有一定强度的硬壳,能承受高温铁水冲击,并起隔离作用。否则铁水就会向砂型渗透而形成粘砂。

    实型铸造涂料中耐火骨料的质量分数一般要大于50%以提高干燥速度,其粒径尺寸应兼顾防止粘砂,和高温透气性。选用一定数量的球状颗粒有利于模型气化后气体的逸出和模型不完全分解的液化产物的排出。实型铸造多采用水基涂料,粘接剂的选择要考虑减少涂层的高温发气性,提高涂层的强度和刚度,提高涂挂性等因素。常用的粘结剂主要包括粘土、水玻璃、及有机物等。石墨涂料抗粘砂力强、涂层易剥落。为使涂层有一定强度,需涂刷多次达到2-3mm厚度,当厚度不足生产大型铸件时高温铁水仍可透过涂料层与砂粘连形成粘砂。

    铸件结构工艺性设计 

    实型铸造时铸件结构的壁厚要尽量均匀,壁厚相差大的部位应有一定的过渡区。安装孔、槽尽可能在模样上做出,尽量减少较深较细的盲孔。铸件的机械加工余量较砂型铸造小。

    浇注温度的选择:实型铸造时模样气化消耗金属液的部分热量,高的浇注温度有助于改善铸件的质量,但易出现粘砂缺陷。当浇注温度过低时容易导致冷隔、夹渣状皱纹缺陷。在生产中浇注温度应根据铸件的壁厚、形状及模样的密度等因素而定,一般比砂型铸造工艺时高30-50℃.对冷硬树脂砂型铸造而言,最低温度应控制在1400℃以上!普通的冲天炉熔炼设备能满足浇注温度要求。

    浇注方式的确定:在整个浇注过程中应保持浇注系统被金属液充满,给金属液以较大的静压力,使得铸型内金属液上升速度等于或接近泡沫模样的气化速度。顶注充型速度快,有利于防止塌箱、浇不足、冷隔缺陷,但易使模型热解残留物卷入,适用于薄壁铸件。阶梯式注入方式一般用在高大铸件上。底注时金属液上升平稳,速度慢,铸件顶部易出现碳缺陷,适用于厚大铸件。覆盖件冲模铸件尺寸较大,通常采用底注工艺,浇注系统用耐火砖形成,在铸件上部均匀设置几个暗冒口以吸纳模样分解残留物并设置通气孔以利于铸型内气体逸出。

    铸件缺陷分析

    皱皮、夹渣缺陷的形成:实型铸造铸件表面常会出现厚薄不同的皱纹或皱皮(其形状呈波纹状、冷隔状或夹渣状等,深度一般为1-2mm甚至可达10mm以上)。常出现在金属液最后充填部位,一般多位于铸件的侧面、上表面或铸件的死角部位,严重影响了铸件的表面质量,导致铸件报废。其原因是由于泡沫塑料模样的不完全气化,模样分解的液相产物残留在涂层的内侧或漂浮在金属液面上,在金属液与涂层之间形成薄膜层。冷却过程中在铸件的表面堆积而成皱皮缺陷。模样的材料,铸件的成分、结构,涂料层的性能及浇注工艺等都会影响皱纹的形成。适当提高浇注温度、浇注速度及增加冒口的数量可减轻此类缺陷。

    呛火、冷隔缺陷的形成:普通砂型铸造时型腔是空的,浇铸过程中型内气体的反压力小,而实型铸造时模样分解产生的气体体积为模样的10-15倍。另外,实型铸造时涂料层比较厚,涂层的透气能力较低,若模样分解的气体不能 及时通过涂层传出,浇注时型内气体的反压力大而使浇注难以连续进行,即呛火。由此可能导致铸件的冷隔缺陷。减少模样的发气量,增强涂层铸型的排气能力以及采用适当的浇注速度有助于消除此类缺陷。

    缩凹缺陷的形成:在浇冒口附近或铸件的热节处铸件表面有时会出现缩凹现象。原因在于该处铸件壁厚较大,同时因受浇冒口金属液的热作用影响,冷却速度慢,是铸件最后凝固的部位。当其收缩时得不到冒口内金属液的补充就会形成缩孔或缩凹。设计时浇冒口应避开热节

    覆盖件冲模的材料    

    覆盖件冲模工作时的受力状态主要是抗压及磨损! 对强度的要求不高! 而铸铁材料恰好具有这一特性。国内制造冷冲模的材料有合金铸铁、灰铁及球铁。在选择材料时应根据模具的壁厚、尺寸等因素而定。

    大型覆盖件拉延模的凸模、凹模及压料圈等部件形状复杂尺寸大,工作时要求工作面耐磨不起毛,材料加工性好,周边圆角和凸台等处局部淬火硬度达到HRC50以上。为满足上述性能要求,铸铁组织中珠光体基体含量不低于90%,碳化物小于5%石墨呈细片状分布。该类铸件通常采用钼铬合金铸铁。近年来高强度灰铁及球铁也用于制造冲模。生产中常出现铸件薄壁处碳化物超标,加工困难现象,同时形成缩孔、缩松倾向较大。在壁厚较大时珠光体量往往偏低。为确保拉延模的综合性能及型面质量、减少缺陷,在大型拉延模的凸凹模等铸件上采用灰铁-钼铬铸铁的双层金属浇铸工艺。即在型面部分浇注钼铬铸铁,非型面部位浇注灰铸铁甚至HT250。实践证明这种工艺达到了预期效果。通过对随型试块数据分析,材料成分、硬度分布较理想,改善了加工性能,并节约了贵重金属。

    生产中存在的问题 

    模样材料问题:消失模铸造中的模型材料的品位是困扰消失模发展的主要问题!国产包装材料用于消失模铸造的主要问题是模型密度大、残留物多、表面粗糙等!国产铸造专用的模型材料的品位还有待提高,模样胶合时也存在用胶量过大,残留物多,胶合时间长等问题。

    造型工艺问题:生产中使用的是实型树脂砂工艺,树脂砂成本高,固化时间长,砂回收处理过程复杂,模型分解后产生的烟气大等问题尚待解决。

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