机床铸件(大型铸件)的铸造工艺

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机床铸件(大型铸件)的铸造工艺

发布人:普信精密量具  发布日期:2009/9/10 13:11:00  点击:222

铸造是一种古老的制造方法,在我国可以追溯到6000年前。随着工业技术的发展,铸造技术的发展也很迅速,特别是19世纪末和20世纪上半叶,出现了很多的新的铸造方法,如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等,在20世纪下半叶得到完善和实用化。由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高,铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展,例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速.
    铸造主要工艺过程包括:金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。铸造方法常用的是砂型铸造,其次是特种铸造方法,如:金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图:
铸造方法选择的原则:
1.优先采用砂型铸造
  据统计,我国或是国际上,在全部铸件产量中,60~70%的铸件是用砂型生产的,而且其中70%左右是用粘土砂型生产的。主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。所以象汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件都是用粘土湿型砂工艺生产的。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。
  一般来讲,对于中、大型铸件,铸铁件可以用树脂自硬砂型、铸钢件可以用水玻璃砂型来生产,可以获得尺寸精确、表面光洁的铸件,但成本较高。
  当然,砂型铸造生产的铸件精度、表面光洁度、材质的密度和金相组织、机械性能等方面往往较差,所以当铸件的这些性能要求更高时,应该采用其它铸造方法,例如熔模(失腊)铸造、压铸、低压铸造等等。
2.铸造方法应和生产批量相适应
  例如砂型铸造,大量生产的工厂应创造条件采用技术先进的造型、造芯方法。老式的震击式或震压式造型机生产线生产率不够高,工人劳动强度大,噪声大,不适应大量生产的要求,应逐步加以改造。对于小型铸件,可以采用水平分型或垂直分型的无箱高压造型机生产线、实型造型生产效率又高,占地面积也少;对于中件可选用各种有箱高压造型机生产线、气冲造型线,以适应快速、高精度造型生产线的要求,造芯方法可选用:冷芯盒、热芯盒、壳芯等高效制芯方法。中等批量的大型铸件可以考虑应用树脂自硬砂造型和造芯。
  单件小批生产的重型铸件,手工造型仍是重要的方法,手工造型能适应各种复杂的要求比较灵活,不要求很多工艺装备。可以应用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、有机酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、树脂自硬砂型及水泥砂型等;对于单件生产的重型铸件,采用地坑造型法成本低,投产快。批量生产或长期生产的定型产品采用多箱造型、劈箱造型法比较适宜,虽然模具、砂箱等开始投资高,但可从节约造型工时、提高产品质量方面得到补偿。
  低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产。
3.造型方法应适合工厂条件
  例如同样是生产大型机床床身等铸件,一般采用组芯造型法,不制作模样和砂箱,在地坑中组芯;而另外的工厂则采用砂箱造型法,制作模样。不同的企业生产条件(包括设备、场地、员工素质等)、生产习惯、所积累的经验各不一样,应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合(或不能)做什么产品。
4.要兼顾铸件的精度要求和成本
  各种铸造方法所获得的铸件精度不同,初投资和生产率也不一致,最终的经济效益也有差异。因此,要做到多、快、好、省,就应当兼顾到各个方面。应对所选用的铸造方法进行初步的成本估算,以确定经济效益高又能保证铸件要求的铸造方法。   

水平床身结构相对简单.水平床身的工艺性好,便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度,一般可用于大型数控车床或小型精密数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小,故排屑困难。从结构尺寸上看,刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长,从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。
树脂砂型铸造机床床身铸件的优点:
1、树脂砂型钢度好,浇注初期砂型强度高,这就有条件利用铸铁凝固过程的石墨化膨胀,有效地消除缩孔、缩松缺陷,实现灰铸铁、球墨铸铁件的少冒口、无冒口铸造。
2、实型铸造生产中采用聚苯乙烯泡塑模样,应用味喃树脂自硬砂造型。当金属液浇入铸型时,泡沫塑料模样在高漫无边际金属液作用下迅速气化,燃烧而消夫,金属液取代了原来泡汪塑料所占据的位置,冷却凝固成与模样形状相同的实型铸件。
3、相对来说,消失模铸造对于生产单件或小批量的汽车覆盖件,机床床身等大型模具袍之传统砂型有很大优势,它不但省去了昂贵的木型费用,而且便于操作,缩短了生产周期,提高了生产效率,具有尺寸精度高,加工余量小,表面质量好等优势。
 低压铸造是使液体金属在压力作用下完成充填型腔及凝固过程二获得铸件的一种铸造方法。由于所用的压力较低(20~60kPa),所以叫做低压铸造。其工艺过程是:在密封的坩埚(或密封罐)中,通入干燥的压缩空气,金属液在气体压力的作用下,沿升液管进入直浇道3上升,通过内浇道2平稳地进入型腔1,并保持坩埚内液面上的气体压力,一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力,使升液管中未凝固的金属液流回坩埚,再开型并取出铸件。
低压铸造过程的基本特点:充填速度、压力可适当调整。
低压铸造所用的铸型,有金属型和非金属型两类。金属型多用于大批、大量生产的有色金属铸件,非金属铸型多用于单件小批量生产,如砂型,石墨型,陶瓷型和熔模型壳等都可用于低压铸造,而生产中采用较多的还是砂型。但低压铸造用砂型的造型材料的透气性和强度应比重力浇注时高,型腔中的气体,全靠排气道和砂粒孔隙排出。
为充分利用低压铸造时液体金属在压力作用下自下而上地补缩铸件,在进行工艺设计时,应考虑使
铸件远离浇口的部位先凝固,让浇口最后凝固,使铸件在凝固过程中通过浇口得到补缩,实现顺序凝固。

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