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［文章编号］ （!""#） #""! > $?#" "# > ""$$ > "@
干砂消失模铸造工艺过程及铸件质量控制
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高锰钢铸件的铸造工艺及质量控制举例
高锰钢抗磨铸件， 单件小批量生产时， 不用制作木模， 生产成本低， 生产周期短。大批量生 万方数据 产的衬板等铸件， 难以机械加工， 一般为毛坯直接使用， 要求铸件尺寸形状准确， 特别是锁孔的
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间距要求严格， 细小的孔槽必须铸出， 因而最适宜用干砂消失模铸造工艺。 高锰钢颚板的材质为 !"#$%&， 单件重量 %’( )*， 铸件轮廓尺寸为： +&( ,, - .%( ,, - /+ 其端面结构简图如图 & 所示。该件一般为单件生产， 如采用普通砂型铸造其木模的制作 ,,， 成本相对较高， 生产周期长， 难以满足用户的急需。同时齿面间易产生机械粘砂等缺陷。因 此， 宜采用干砂消失模铸造工艺进行生产。其干砂消失模铸造工艺是： 用密度为 ( 0 (%/ 1 ( 0 (’ * 2 3,& 的泡沫板材手工加工成泡沫模样， 采用精确的样板， 线收缩 率为 ’ 0 45 ， 尺寸误差可控制在 & ,, 内。 采用棕刚玉硅溶胶涂料， 涂刷三次， 齿槽处涂层厚度为 ’ 1 & ,,， 其余部位 % 1 ’ ,,， 烘干 温度 +( 1 4( 6 ， 烘干时间 %’ 7。 浇注温度 %+’( 1 %+4( 6 ， 真空罐负压 ( 0 (8 1 ( 0 (/ #9:， 采用倾斜浇注， 底注， 齿面朝上， 底 部均布冷铁。 铸件冷却 ’( 1 ’4 ,;$ 开箱入水急冷， 水温低于 +46 。 铸件质量： 铸件表面粗糙度可达 <:8 0 & 1 %’ 0 4， 铸件尺寸误差长度方向偏差 ! ’ ,,， 底面 平直度!& ,,， 铸件无裂纹、 缩孔和气孔缺陷， 满足用户质量要求。 高锰钢板锤的材质为 !"#$%&， 单件重量 ’. )*， 铸件结构简图如图 + 所示。板锤四周及 8 个螺孔位置以螺孔为基准， 用样板检验， 板锤长度方向的弯曲变形小于 ’ ,,。采用普通砂型 铸造时， 增加了生产工序， 且位置精度难以保证， 铸件因尺寸误差造 8 个螺孔必须用砂芯成型， 成的废品率较高。采用干砂消失模铸造后， 用聚苯乙烯泡沫塑料发泡， 螺孔直接成型， 铸件尺 寸精度得以保证。其干砂消失模铸造工艺是： 采用铝制发泡模具， 蒸缸发泡成型， 密度小于 ( 0 铸件收缩率为 ’ 0 45 。其涂料及涂敷工艺同颚板的工艺。采用倾斜浇注， 底注顶 (’4 * 2 3,& ， 冒， 浇满后从冒口处补充热钢水， 铸件侧部放置冷铁。
万方数据
第M期
冯小明， 王绪然
干砂消失模铸造工艺过程及铸件质量控制
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颚板端面结构简图
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板锤结构简图
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结论
采用干砂消失模铸造工艺可获得尺寸精度高， 表面光洁、 内部致密的铸件。 干砂消失模铸造应控制的主要因素是： 模样质量、 涂料及涂层厚度、 负压度及浇注系统设
计。 ［ 参 考 文 献 ］
［%］ 冯小明 0 负压实型铸造在高锰钢铸件生产上的应用 ［ =］ 总第 >& 期 （’） ： 0 铸造技术， %>>8， 4 1 .0 ［’］ 刘子利， 等 0 消失模铸造充型过程的研究进展及展望 ［ =］ 总第 +> 期 （+） ： 0 铸造， ’(((， ’%& 1 ’%/ 0 ［&］ 张英杰， 等 0 磁型铸钢 ［#］ 中国铁道出版社， 0 北京： %>/% 0
冯小明， 王绪然
)!$""$） （陕西工学院 材料科学与工程系， 陕西 汉中
［摘 ［关
要］ 总结了干砂消失模铸造技术的研制经验， 探讨了主要工艺因素对消失模 键 词］ 消失模铸造； 铸件； 质量控制 ［文献标识码］ D
铸造工艺过程的影响， 介绍了典型铸件的干砂消失模铸造工艺和技术经济效果。 ［中图分类号］ 8A!?B ( C
收稿日期： !""" > ## > !" 万方数据 作者简介： 冯小明 （#BC$ > ） ， 男， 陕西耀县人， 陕西工学院副教授， 主要研究材料成型工艺及铸件质量控制。
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院学Leabharlann 报第 #5 卷机或发泡装置制得。发泡成形模样尺寸精确， 表面粗糙度好； 而对单件或小批量生产的模样则 用泡沫塑料板材加工成型。对泡沫塑料板材的要求是： 具有较好的内在质量， 不允许有夹生和 疏松缺陷； 比重轻， 强度和表面刚性好， 密度一般在 ! " !#$ % ! " !&$ ’ ( )*& 范围内， 最好选用铸造 专用泡沫塑料。模样采用电热丝切割， 机械加工等方法制作， 制作时必须注意其机械加工的特 点， 才能制出合格的模样。 对于复杂的模样， 可采用板材或发泡成形模具分别加工成若干几何形状较简单的部分， 然 后用不损害聚苯乙烯的粘结剂， 将模样的各部分用 “叠积木” 的方式胶合起来， 制得泡沫塑料模 样。常用的粘结剂为聚醋酸乙烯乳液。 &"& 涂料及涂敷工艺 在干砂消失模铸造中， 泡沫塑料模样和浇注系统的外表面须涂挂涂料。 & " & " # 干砂消失模铸造对涂料的要求 涂料在合金液充型及冷却凝固过程中， 始终与高温金属液、 铸型、 模样接触， 互相作用， 因 此涂料的好坏必将直接影响铸件的质量。干砂消失模铸造对涂料的要求是： 具有良好的透气性。泡沫塑料汽化产生的大量气体须及时通过涂层排出铸型， 否则就易 导致铸件缺陷。因此， 涂料的透气性是影响铸件质量的关键因素。涂料的透气性与耐火材料 的种类、 颗粒度、 涂层的厚度以及粘结剂的种类和加入量等因素有关。 涂层具有较高的干强度。为了防止涂层在填砂中剥落， 抵抗金属液的冲刷作用， 涂层应具 有较高的强度。 涂料应具有良好的涂挂性。由于水基涂料与模样湿润性差， 涂料不易涂挂在塑料模样的 表面。因此， 涂料必须具有较好的涂挂性。 试验选用水基涂料。在配制涂料时， 通过添加适当的表面活性剂和其它附加物很好地解 决了涂料与泡沫塑料不湿润的问题。试制的涂料涂挂性好、 强度高、 具有一定的透气性。经过 实验室试验和生产验证， 确定的涂料基本组成如表 #。 表#
成 编 号 # & 0 棕刚 玉粉 -$ & 13 铝矾 土 &! 12 石英 粉 膨润 土 & & & 白乳 胶 硅溶 胶 00 0 0!
涂料组成
分 （+） # , -!./. 水溶液 适量 #! 氧化 铁粉 适量 氧化 铝粉 适量 活性 剂 适量 适量 适量 消泡 剂 适量 适量 适量 用 途
铸钢件 铸铁件 大型铸钢件
& " & " & 涂料的涂敷工艺 涂料的涂敷工艺是： 用淋刷法涂敷大型铸件， 小型铸件采用浸涂的方法。涂层厚度是影响 铸件质量的又一个重要因素， 最佳的涂层厚度取决于铸件大小和复杂程度。涂层厚度通过调 整涂料比重， 涂敷次数和涂敷操作控制， 一般涂敷三次， 厚度控制在 ! " $ % 0 **。 模样在涂敷好涂料后应在 -! % $!4 的烘房干燥， 防止涂层中水分在浇注过程中与金属液 发生作用， 产生侵入性气孔。 &"0 埋砂 万方数据 干砂消失模铸造采用无粘结剂的干砂造型， 主要要求铸型具有良好的透气性和均匀、 足够