V法鑄造是通過鑄型負壓來使振實后的型砂硬化成型的,因此,鑄型負壓狀態的控制對鑄型的強度、剛度和穩定性具有重大的影響,甚至直接關系到該工藝的成敗。生產中負壓狀態的控制包括鑄型的真空度和抽氣流量2個方面。
1、V法鑄造鑄型的真空度
鑄型的真空度又稱負壓度,指的是鑄型內的實際壓力低于環境大氣壓力的差值,即鑄型真空度=環境大氣壓力-鑄型內的實際壓力,其具體數值可由真空表讀取。對于V法鑄造來說,從造型開始直到鑄件的整個澆注過程和凝固前期,鑄型都 保持 的真空度,其作用主要有以下幾個方面:
(1)進一步緊實震實后的干砂,使鑄型保持足夠的強度、剛度和穩定性;
(2)及時吸走澆注過程中型腔內產生的大量氣體,并維持 低限度的負壓,以防止鑄型坍塌或鑄件變形;
(3)澆注時涂料、薄膜氣化產物對現場的污染;
(4)在 程度上防止鑄件的高溫燙壞背膜,造成鑄型密封性變差,從而在吊起砂箱時導致塌箱或引起鑄件變形。
在V法造型中,如果鑄型的緊實度基本相同,則其強度、剛度和穩定性可以近似地采用易于測定的鑄型硬度數值來衡量,它與鑄型真空度密切相關。在 范圍內,鑄型的真空度越高,用以表征強度、剛度和穩定性的鑄型硬度就會越高,系統達到穩定狀態的時間也越短。當負壓度為0.04MPa時,鑄型在9s達到穩定值,硬度值為85HB;當負壓度為0.06MPa時,鑄型在7s達到穩定值,硬度值為90HB。但真空度并不是越高越好,過高的真空度不但增大能耗,而且也會惡化鑄件的表面質量,導致嚴重的粘砂缺陷的產生。
2、 V法鑄造鑄型的抽氣流量
鑄型的抽氣流量指的是單位時間內從鑄型中抽走的氣體體積,也稱抽氣速率。氣體被抽走導致鑄型中負壓的產生,而鑄型周圍環境中的氣體在負壓的作用下又會沿著密封不夠嚴密的間隙進入鑄型(即“漏氣”從而使負壓減小。鑄型的抽氣流量與真空系統的抽吸能力(即鑄型抽氣管前端穩壓罐的真空度的大小)、抽氣管閥門的過流面積和抽氣時間成正比;漏氣量則隨著漏氣面積的增大而增加,同時又會隨型內負壓的降低而減小。鑄型中抽氣流量與漏氣量的動態平衡決定著鑄型內任一瞬間真空度的數值,也同時影響著鑄型的強度、剛度和穩定性。
在V法鑄造過程中,鑄型的抽氣流量和漏氣量的動態平衡以及由此而形成的真空度的大小是隨著工藝流程的進行而不斷變化的。在澆注前,鑄型漏氣的原因主要是由于薄膜與砂箱的密封不夠嚴密而引起的,抽氣流量主要是為了彌補這一部分的漏氣損失。因此,較小的抽氣流量就足以形成維持鑄型穩定的真空度。在澆注過程中,由于鐵液熱流的作用導致EVA薄膜不斷的氣化,密封涂料層也部分地受到破壞,型腔中產生的大量氣體就會在負壓作用下經由這些地方進入鑄型,從而引起真空度的減低。這時如果不增大抽氣流量以維持鑄型穩定的真空度,鑄型就會發生脹砂、變形、坐箱,有時甚至會導致塌箱現象的發生。此后,隨著澆注的進行,型腔空間逐漸為鐵液所充填,進入鑄型的氣體數量逐漸減少,抽氣流量也從 高值逐漸下降,與此相應,鑄型真空度在經歷了一個 低值后又慢慢地回升, 后,鑄型內真空度和抽氣流量又達到了一個相對穩定的數值。
由此可見,在V法鑄造的整個工藝過程中,需要通過不斷地調整抽氣流量以鑄型穩定所 的真空度。影響抽氣流量調節的因素很多,如鑄件和砂箱的大小與結構,生產中不同工序對抽氣流量的需求,現場工裝、設備以及操作人員的素質所造成的漏氣量大小的差異等。因此,需要根據各廠實際情況的不同來確定各個工序抽氣流量的調節數值。V法鑄鐵件的質量大多偏大,一般而言,在實際生產中,鑄型的真空度需要保持在0.038~0.044MPa方可保持足夠的強度、剛度和穩定性。在澆注階段,根據條件的不同,鑄型真空度將減少0.01~0.03MPa,因此, 在澆注開始后 短的時間內加大抽氣流量以彌補真空度的損失,這時就需要真空系統具有較大的抽吸能力。真空泵的能耗較大,基于節能減排的考慮,在配置真空系統時候,采用了雙重負壓壓力系統。在造型和等待澆注的過程中采用低負壓系統,而在澆注開始瞬間開啟高負壓系統。通過對造型和澆注過程中真空抽氣量的合理控制,達到 大限度利用真空系統效益的目的。澆注15min之后,鑄件表層已結殼,而且負壓趨于穩定不再變化,此時可將高壓轉換到低壓。