鑄造成形的工藝過程如下:
零件圖、工藝設計、壓型設計(在壓型設計時考慮冷鐵設置)、制造壓型(壓型返修)、制備蠟料、制造蠟模、修蠟模、蠟模檢驗、制造澆口棒、制作冷鐵、冷鐵加工、冷鐵涂料、冷鐵涂料干燥、組焊蠟模(包括冷鐵組合)、涂料配制、制造型殼、熔失蠟模、型殼焙燒、熔煉澆注(爐前化驗)、脫殼、清理(冷鐵回收)、切割澆冒口、熱處理、清理、檢驗、入庫。
該工藝技術的關鍵是在熔模 鑄造鑄件熱節處安放“鑄造冷鐵”,并冷鐵在高溫焙燒環境下不被氧化,在澆注時不與金屬液接觸。
為了 防止冷鐵在950一1100℃的高溫和長時間焙燒環境下不被氧化,同時,將鋼液與冷鐵隔離開,防止冷鐵與鋼液直接接觸,應注重涂料的質量和涂敷質量。
我們研制的“鑄造冷鐵”耐熱涂料為水基涂料,其主要性能為:耐熱溫度為850一1300℃,密度為1.9一2.0g/cm³,外觀為水性粘膠液體,涂覆用量為1.0一2.0m2/kga在試用該涂料過程中,采用浸涂的方法,涂層數為1-2層,涂層厚度為0.3-0.8mm,試用結果比較理想,成功地起到了防止冷鐵氧化的作用。
應用實例及效果
其大頭的錐壁較薄,壁厚<4mm,并且在其外壁上有沿圓周均布的6個支耳。
該零件用鍛造或切削加工等方法都很難成形,且價格昂貴。采用 鑄造成形工藝,是一個降低生產成本的方案,但存在技術難題。6個支耳是明顯的熱節部位,存在縮孔、縮松問題。如果采用熔模 鑄造澆冒口補縮的方法來解決,澆注系統將會相當復雜且制造難度大。因此,我們決定采用在支耳熱節處安放冷鐵激冷的工藝方法解決上述難題。
(1)進行工藝對比試驗來檢查冷鐵的使用效果。
對鑄件上的6個支耳,在其中3個支耳處安放冷鐵,其余3個支耳處不安放冷鐵。
試驗結果表明,凡是安放了冷鐵的支耳部位,均沒有發現縮孔、縮松,而未放冷鐵的支耳部位明顯存在縮孔,因此在熔模鑄造中,用安放冷鐵來防止縮孔、縮松缺陷是 的。
(2)為防止冷鐵在1000℃左右的高溫和長時間焙燒環境下氧化產生氧化皮掉入型殼中形成鋼液夾雜物,在冷鐵表面涂敷耐熱涂料,起到了防止冷鐵氧化的作用。我們對該工藝方案進行深入 ,并對冷鐵的材質、形狀、尺寸、表面處理及嵌入方式等進行了改進,較好地解決了鑄造錐管6個支耳熱節處縮孔、縮松缺陷問題。
(3)通過 鑄造成形工藝 ,解決了錐管鑄造性能較差的技術難題,生產出了合格的錐管鑄件,實現了錐管整體 鑄造的批量生產。后來又推廣應用于同類產品的生產,降低這些產品的生產成本,獲得了較大的經濟效益。
幾點體會
(1)該工藝技術保留了傳統熔模 鑄造的基本工藝及特點,在熔模鑄造件的熱節處設置冷鐵,使充入型殼的金屬液在激冷狀態下結晶凝固,簡化了傳統熔模鑄造的澆注系統,提高了工藝出品率和鑄件合格率。該工藝應用于大型薄壁復雜且存在熱節鑄件熔模 鑄造成形效果很好,在鑄造鋁合金、銅合金、合金鋼、碳鋼等相關零件的 成形中都可 廣泛應用。
(2)對于大型、薄壁、復雜熔模 鑄造件,為了充型平穩,利于排氣和補縮,大多采用底注式或階梯式澆注系統。由于鑄件大、壁薄且較復雜,金屬液在充型過程中,溫度會下降很多,造成型腔內熱量分布不均勻,上下溫差太大,上端冒口內的金屬液溫度 低,使冒口很難對鑄件遠端進行補縮,特別是鑄件熱節處易產生縮孔、縮松缺陷。有些廠家盡量加大、加高冒口尺寸,以提高冒口的補縮能力,但因鑄件大、壁薄且較復雜,補縮效果甚微,反而顯著降低工藝出品率,增加了鑄造成本,浪費了資源。
我們 的大型薄壁復雜且存在較大熱節鑄件 鑄造成形,利用在熱節處安放“鑄造冷鐵”工藝,不采用復雜的澆注系統,不需增加澆冒口重量,較好地解決了此類鑄件熱節處成形困難的鑄造難題,對于提高其鑄造質量及綜合性能,降低產品成本,提高經濟效益,具有重要的意義。
(3)采用低碳鋼“鑄造冷鐵”有的激冷特征,可使熱節處金屬液凝固。在激冷、重力的共同作用下,金屬液的流動性增強,充型速度加快,了鑄件熱節處凝固結晶的形核率,使鑄件內部組織細化,可以生產普通熔模 鑄造不能或難以生產的大型、薄壁、復雜的鑄件。
(4)該工藝技術的適用性強,可用于各種合金鑄造,特別是大型、薄壁、復雜鑄件,且技術改造投資小,操作簡單,技術易推廣。
(5)該工藝技術在我公司電力機車鋁合金鑄件等產品中的應用,現己創造效益687萬元。對原不能用熔模 鑄造成形或成形困難的零件可以順利進行生產,并提高了材料的利用率。