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铸造由于可选用多样成分、性能的铸造合金,加工基本建设投资小,工艺
灵活性大,生产周期短等优点,被广泛用于机械制造、矿山冶金、交通运输、石化通用设备、农业机械、能源动力、轻工纺织、土建工程、电力电子、航天航空、国际军工等国民经济各部门,是现代大机械工业的基础。
铸造在中国已有漫长的历史,但铸造技术长期处于停滞状态,改革开放以来,我国的铸造技术有了很大的发展,突出的表现在三个方面:
造型、造芯的机械化、自动化程度明显提高;
自硬性化学型砂取代干型粘土砂和油砂;
铸造工艺技术由凭经验走向科学化,如:
计算机模拟设计。
这一系列的改革对提高生产效率,降低劳动强度,改善生产环境,提高铸件内在质量和外观质量,节约原材料和能源起了重大的作用。
三、铸造特点:
1、铸造的适应性很广,灵活性很大,产品要求及所处各种工况,可制造多
种金属材料的产品,如:
铁、碳素钢、低合金钢、铜、铜合金、铝、铝合
金、钛合金等等。
与其他成型方式相比,铸造不受零件的重量、尺寸和形状限制。
重量可从几克到几百吨,壁厚由0.3mm到1m,形状只要在铸造
工艺性范围内,是十分复杂的,还是机械加工困难的,甚至难以制得的零件,都可通过铸造的方式获得。
2、铸造所用的原材料大多来源广,价格低廉,如废钢、砂等。
但由于近期国
内铸造和钢铁业大量兴起,这些原材料价格出现上涨。
3、铸件可通过先进的铸造工艺方法,提高铸件的尺寸精度和表面质量,使零件做到少切割和无切割。
对产品制造达到省工省料的效果,节约总体的制作成本。
四、铸造存在问题:
1、我国大多数铸造企业,其铸造工艺落后,机械化程度低,从而使铸件的尺
2、寸精度低、表面质量差、能源和原材料消耗高、生产效率低、劳动强度大、环境污染严重、企业效益差。
3、铸造是一个高危行业,同时又是一个苦、脏、累的工作,行业效益差,留不往人。
不论技术人员还是具体的操作者都很难寻,后继无人的现象十分突出。
4、铸造工序较多,流程长,对产品质量难以控制、废品率较高,近期合金价格和人工费上涨,铸件成本大幅上升。
第二节核电阀铸造工艺
核电阀门铸造零件考虑其使用的特殊性和使用要求,为稳定铸件的工艺质量,所以对铸件的铸造工艺流程、材料、工艺、质量控制有严格的规定。
核电阀铸造工艺流程
****冶炼J
成分控制
型砂试验
铸造工艺设计
造型
温度控制
配模
*浇铸
***冒口切
粗清整
*—打磨—
***补焊〜射线探伤
渗透或磁粉探伤
热处理
渗透或磁粉探伤
**喷丸(喷砂)f不锈钢酸洗钝化
JJ
*入库・
铸造工艺方案
根据产品结构、大小及技术要求制定铸造方式。
制造方式通常分为两
种:
砂铸和精铸。
砂铸:
有粘土砂、树脂砂(咲喃、碱性酚醛、聚尿烷)、水玻璃砂〔C02
*法硬化法、VRHC真空CO2置换太热空气硬化法(脱水硬化)、硅酸二钙和赤泥等粉状硬化剂的自硬砂、有机酯硬化〕。
精铸:
又称之为特种铸造。
有熔膜铸造(失蜡铸造)、陶瓷型铸造、金
属型铸造、压力铸造、离心铸造、真空吸铸、磁性铸造、壳型铸造、实型铸
造(消失膜铸造)等约12种。
根据企业所具备的生产条件确定铸造方式。
三.砂铸铸造工艺
1、型砂型(芯)砂质量对铸件质量有很大的影响,如:
砂眼、气孔、夹砂、
裂纹等缺陷的产生常是由于型砂质量不合格所致。
型砂性能对铸件质量的影响:
型砂应具备如下性能:
(1)强度在外力作用下,其不易被破坏的性能称为强度。
这种性能在铸型制造、搬运以及液体金属冲击和压力作用下,不发生变形、损坏是非常重要的,否则会造成塌箱、冲砂和砂眼等缺陷。
(2)透气性型砂由于各砂粒间存在空隙,具有能使气体透过的能力称为透气性。
(3)耐火度型砂在高温金属液作用下不软化、熔化的性能。
当耐火度不足时,砂粒将烧融而粘在铸件表面形成一层硬皮,使切削时加快刀具磨损。
因此粘砂严重时,也会使铸件报废,为弥补型砂耐火度不足,在铸型型腔表面刷一层涂料。
(4)退让性型(芯)砂具有随着铸件的冷却收缩而被压缩其体积的性能,
浇注后,型砂高温强度愈低,退让性愈好,铸件所受机械阻力也小。
铸
件内应力减小;
反之收缩受阻,内应力大,甚至产生裂纹。
除此之外,还有回用性、发气量,对于树脂砂还有微粉、烧减量、碱
性树脂的残碱量等等。
2、型砂的分类:
按照粘结剂的不同,型砂可分为:
(1)粘土砂
(2)水玻璃砂(3)树脂砂(4)油砂及合脂砂。
树脂砂工艺是铸造工艺上的一次大变革,它采用“树脂”作为粘洁剂,使铸
造工艺在各个方面都上了一个台阶。
树脂砂工艺的种类很多如壳芯,热芯盒、冷芯盒,自硬砂等等。
我们采用
的是“咲喃树脂自硬砂工艺”。
咲喃树脂自硬砂工艺不仅适用大批量的机械化生
产,同时也适用于单件、多品种、小批量生产,它同传统粘士砂比较它具有如
下优点:
生产铸件尺寸精度高,表面粗糙度低,节省能源,提高劳动生产率,改善工人劳动条件,
旧砂回用率高,对环境污染小等等。
该工艺自八十年引入中国,尤其是生产线投入,相关技术原材料问题的解
决。
在我国发展很快,尤其在机床、造船、重机、电工等行业,所使用都取得
较好的成果。
但其也有本身的局限性,在浇注碳钢薄壁铸件时,因其高温强度
较高,故极易产生裂纹缺陷。
这一点对于核电阀门来讲是绝对不和行,同时也
有一个铸件表面渗碳问题,对生产超低碳不锈钢最好不要米用该工艺
3、造型方法:
造型方法分为手工造型和机器造型:
手工造型适用于单件,小批量生产。
按砂箱特征可分为:
两箱、三箱、地坑、脱箱几种。
按模型特征可分为:
整模、挖砂、假箱、活块、分模、车板等。
四.铸造工艺图的制定:
铸造生产的第一步,是根据零件的结构特点、技术要求、生产批量及生产条件等,来确定其铸造工艺方案,并绘制铸造工艺图。
铸造工艺图是利用各种工艺符号和颜色,把制造模型和铸型所需的资料直接绘在零件图上的图样。
图中应有:
铸件的浇注位置,分型面,型芯的数量形状、尺寸及其固定方法、机械加工余量、拔模斜度和收缩率,浇口、冒口、冷铁的尺寸和位置等。
1.浇注位置的选择原则:
铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置,这个位置对铸件质量有很大影响,选择浇注位置应考虑如下原则:
把铸件的重要部位和易产生缺陷的部位放在最有利的位置。
(1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下或朝侧面,因为铸件上表面的缺
陷(如砂眼、气孔、夹渣等)通常比下部多,组织也不如下面致密。
如
果这些平面难以做到朝下,则尽力使其位于侧面。
当铸件的重要加工面
有数个时,则应将较大的面朝下,并对朝上的表面采用加大加工余量的
办法来保证铸件质量。
图3-1为阀体铸件的浇注位置方案。
由于法兰面、密封面是关键表面,不允许
有任何表面缺陷,而且要求组织均匀致密,因此,最理想是将这些面朝下浇注,但针
对阀体又不可能,故只得采用如图的方案,将其放置于侧面
图3-1阀体的浇注位置
图3-2法兰浇注位置方案
SOOG/D9/LI1525?
图3-2是法兰的浇注位置方案。
因为法兰圆周表面的质量要求比较高,不允许有铸造缺陷。
如果采用卧浇,虽然便于采用二箱造型,且合箱方便,但上部
*圆周表面的质量难以保证。
若采用图中所示的立浇方案,虽然造型、合箱的工作量加大,但法兰的全部圆周表面均处于侧面,其质量均匀一致,易于获得合格铸件。
(2)铸件的大平面应朝下。
这是由于在浇柱过程中,高温的液态金属对型腔
上表面有强烈的热幅射,有时型腔上表面型砂因急剧地热膨胀而拱起或开裂,使铸件表面产生夹砂缺陷。
很明显,呈水平位置的平面愈厚大,
上表面愈易产生夹砂。
为此,对于平板类铸件,要使大平面朝下(图3-3)。
(3)为
图3-4薄件的浇注位置
件上大面积薄壁部分产生生浇不足或冷隔缺陷,应尽量将大面的
J:
壁部分放在铸型的下部或垂直、倾斜,这对于流动性差的合金尤为重要。
图3-4J珈油盘类铸件的合理浇注方案
u__-.■-a.ita—Jlg■
得
此时,
平面处液体金属的压力比平面在上部
多,液体金属易于填满铸型。
(4)铸件易形成缩孔的的热节部位,浇注位置将其设置在分型面附近的上部或侧面,这样便于在铸件厚处直接安置冒口,使之自下而上的顺序凝固、进行补缩,以防止缩孔。
如上述法兰铸件(图3-2),厚端放在上部是合理的;
反之,若厚端在下部,则难以补缩。
(5)应能减少型芯的数量,便于型芯的固定和排气。
2、铸型分型面的选择原则
铸型分型面的选择也是铸造的工艺是否合理的重要关键之一。
如果选择不
当,铸件质量难以保证,并使制模、造型、制芯、合箱,甚至切削加工等工序复杂化。
因此,分型面的选择要在保证铸件质量的前提下,尽量简化工艺,节省人力物力。
实践证明,分型面的选择应考虑如下原则:
(1)应使铸型有最少的分型面,并尽可能为整形造型或分一个分型面。
因为多
一个分型面,铸型就多增加一些误差,使铸件的精确度降低。
如果铸件只有一
个分型面,就可采用工艺简便的两箱造型方法。
图3-5为阀盖铸件,在大批量生产时,为能在造型、合箱过程中方便操作,采用图中I的分型方式,只有一
个分型面。
图3-5阀盖铸件的分型面
必须指出,实际选定分型面时要从实际出发,对一些大而复杂或具有特殊要求
的铸件,有时采用二个以上的分型面,反而有利于保证铸件质量和简化工艺。
(2)分型面的选择应尽量使型芯和活块数量少,以使制模、造型和合箱等工序简化。
(3)应尽量使铸件全部或大放在同一砂箱内,这样易于保证铸件精度。
若铸件的加工面多,也应尽量使其加工基准面与大部分加工面在同一砂箱内。
图3-6为一阀瓣铸件的两种分型方案。
图中方案使铸件整个位于一个砂箱
中,有利于保证相互位置,有利于保证上下同心
图3-6阀瓣铸件
(4)为便于造型、下芯、合箱及检验铸件壁厚,应尽量使型腔及主要型芯位于
下箱。
但下箱型腔也不宜过深,并力求避免使用吊芯和大的吊砂。
(5)分型面尽量采用平直面,以简化模具制造及造型工艺。
(6)充分利用砂箱高度。
上述几项原则,对于具体铸件说来,往往彼此矛盾,难以全面符合。
因此,在确定浇注位置和分型面时,要全面考虑,注意抓住主要矛盾,至于次要矛盾则应从工艺措施上设法解决。
3、工艺参数的确定
为了绘制铸造工艺图,在铸造方案确定以后,还须选择如下工艺参数:
(1)机械加工余量铸件为进行机械加工而加大的尺寸称为机械加工余量。
其大小取决于合金的种类、铸件的尺寸、生产批量、加工面与基准面的距离、力口工面在浇注时的位置等。
铸钢件因浇注温度高,铸件表面不够平整,加工余量应比较大;
大批量生产时,
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- 阀门 铸造 工艺