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消失模實型鑄造原理及應用

2019/5/15 10:54:35??????點擊:

  一、澆注系統作用及設計原則

  同空腔鑄造相同,澆注系統的主要作用為引流,控制充型速度,使金屬液平穩地進入型腔,減少紊流對鑄型的沖刷

  阻止熔渣及其他夾雜物進入金屬液流,避免吸氣卷氣

  調整凝固順序,使其盡量滿足順序凝固

  消失模實型的澆注特點

  不同于傳統的空腔鑄造,消失模充型時同時存在固液,固氣、液氣等狀態,充型受到的阻力遠大于傳統的空腔鑄造,所以截面積比例的變化其實是沒有太大意義的,只要單位時間內金屬液流量大于泡沫退讓,該系統就是封閉的,否則就是開放的。

  置換原理

  在消失模鑄造中,存在兩大置換,一是體積置換,金屬液流需要占據原先由泡沫占據的空間,二是溫度置換,金屬液需要提供足夠的能量以供泡沫液化及氣化

  泡沫塑料是熱塑性塑料,其導熱性差,鑄型中的模樣與鐵水接觸之前發生軟化、熔融,隨即氣化和燃燒,產生大量的高溫分解產物和揮發性氣體,使鐵水與模樣之間始終保持一個氣相間隙。

  在澆注的過程中,金屬液前端與泡沫實型中間形成氣隙,氣隙的寬度隨金屬液的壓頭、涂層透氣性的增大而減小,隨模型的密度,涂層的厚度、金屬液的澆注溫度增大而增大。

  在正常的充型過程中,液態金屬與泡沫直接按所形成的氣膜壓力近似等于液態金屬在該處產生的靜壓力。

  在長期的實踐生產中發現消失模的合理澆注速度不是由各澆道之間的面積比例限定,而是由消失模的退讓速度決定的。澆注速度隨著靜壓頭的增加、氣隙厚度、氣隙的周長、透氣性的增大而增大,隨液態金屬的澆注溫度增大而增大。

  澆口杯的設計(內容待補充)

  消失模鑄造時,金屬液的流動速度比空腔鑄造要慢得多,因此澆口截面應比普通鑄造大,一般鑄鋼大10%-20%,鑄鐵20%-50%

  澆注過程中應充分考慮排氣,大量氣體的瞬間溢出

  底返式澆注系統充型平穩,可以實現平流,使泡沫有序氣化,排氣性較好,是目前較為成熟的工藝選擇,但由于金屬液前端與氣化分解產物接觸時間長,在頂部出現皺皮,碳渣等缺陷,所以可以在頂部設置集渣排氣冒口,收集分解產物,保證產品質量。

  澆注時 , 由于各種澆注因素的影響 , 泡沫塑料模樣會發生不完全分解 ,這些不完全分解的產物 (氣態 +液態 + 焦態殘留物) 不易滲入鑄型表層而沉積在鑄件表面上。 若這些分解產物局部堆積過多 , 會使鑄件表面粗糙 , 還易使鑄件表面形成波紋狀或滴瘤狀皺皮等缺陷。

  采用泡沫塑料模樣生產的鑄鐵件 , 在上、 側表面 , 特別是上表面常有一層發亮的碳薄膜。它是由氣相和液相析出的游離狀煙黑碳在 800~1200 ℃時轉變為發亮的碳, 發亮碳的耐火度略低于白石墨而高于煙黑碳。 同時發現 , 在鑄鐵件表面集積大量煙黑碳時 ,它的下面總有發亮碳膜存在 , 特別是在鑄型透氣性較低時 , 這種現象尤為突出 ,而且是鑄件愈厚 , 積聚的碳黑愈多 , 則發亮的碳膜也愈厚。如果聚苯乙烯模樣的分解速度小于鐵水的上升速度 , 液相就集積在鐵水液面上。 由于聚苯乙烯液相的分解 , 在金屬液面上形成的碳 , 開始聚集于液面 , 凝結成大片碳的殘留物 ; 另一方面液相的分解過程引起緊貼鐵水層的過冷和局部結晶。 這些充滿煙黑碳的局部小結晶球 , 在鐵水平穩上升時聚集在鑄件的上部 ,易形成類似砂眼狀的缺陷。 當鐵水產生紊流時 , 模樣的分解產物易聚集到鑄件的各部位 , 形成波浪狀皺皮缺陷 , 并在波谷處充滿碳黑。

  綜上所述 , 在實型鑄件的成型過程中 , 聚苯乙烯高溫分解產物中的液相和固態殘留物愈少 , 鑄件的表面質量就愈好。 因此 , 加速泡沫塑料模樣的氣化及氣化完全 , 是確保實型鑄件質量的關鍵。

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