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铸造

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低压铸造法

机械自动化类 志在路上 2017-03-31 11:47 发表了文章 来自相关话题

低 压 铸 造 法

1. 低压铸造法的历史

低压铸造法的雏形可以追溯到本世纪初。适用于铝合金是1917年在法国,1924年在德国提出的申请,但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年,由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司,开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里,奥地 查看全部
低 压 铸 造 法

1. 低压铸造法的历史

低压铸造法的雏形可以追溯到本世纪初。适用于铝合金是1917年在法国,1924年在德国提出的申请,但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年,由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司,开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里,奥地
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低压铸造小结

设备硬件类 迷迭香的清爽 2017-03-30 11:04 发表了文章 来自相关话题

低压铸造是在密封的容器内,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上升,通过浇口进入型腔,并在保持气体压力的条件下完成铸件的凝固,然后泄除容器内的气体压力,是升液管和浇口内未凝固的金属流回容器中,已凝固的金属在铸型中形成所需的铸件。通过控制容器内的气体压力的加压速度,可以控制金属液在升液管中的上升速度和充 查看全部
低压铸造是在密封的容器内,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上升,通过浇口进入型腔,并在保持气体压力的条件下完成铸件的凝固,然后泄除容器内的气体压力,是升液管和浇口内未凝固的金属流回容器中,已凝固的金属在铸型中形成所需的铸件。通过控制容器内的气体压力的加压速度,可以控制金属液在升液管中的上升速度和充
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低压铸造原理

其它类 秋时柿子 2017-03-29 11:42 发表了文章 来自相关话题

低压铸造原理:低压铸造是介于压力铸造与重力铸造之间的一种铸造方法。在密封的装有金属液的坩埚中,通人压缩空气,对坩埚内金属液表面加压,使金属液沿着升液管自下而上的挤压到型腔内,待金属液充满型腔后(金属型铸造)增大气压,并使液面压力保持至铸件完全凝固,然后解除坩埚内的压力(排气),使升液管和浇道内未凝固的金属液回落到坩埚 查看全部
低压铸造原理:低压铸造是介于压力铸造与重力铸造之间的一种铸造方法。在密封的装有金属液的坩埚中,通人压缩空气,对坩埚内金属液表面加压,使金属液沿着升液管自下而上的挤压到型腔内,待金属液充满型腔后(金属型铸造)增大气压,并使液面压力保持至铸件完全凝固,然后解除坩埚内的压力(排气),使升液管和浇道内未凝固的金属液回落到坩埚
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低压铸造中的常见问题

机械自动化类 图像语言 2017-02-16 09:47 发表了文章 来自相关话题

一 氧化夹渣

缺陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在模具不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,去经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗;阳极化或使用金属探伤剂时发现。

产生原因:

1.炉料不清洁,回炉料使用量过多

2.浇注系统设计不良,,冲型时设置不当

3.合金液中的熔渣未清除干净

4.浇注 查看全部
一 氧化夹渣

缺陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在模具不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,去经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗;阳极化或使用金属探伤剂时发现。

产生原因:

1.炉料不清洁,回炉料使用量过多

2.浇注系统设计不良,,冲型时设置不当

3.合金液中的熔渣未清除干净

4.浇注
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压铸常见问题之流痕

机械自动化类 爱因斯坦 2017-01-20 10:25 发表了文章 来自相关话题

表现特征:铸件表面上有与金属液流动方向一致的条纹,有明显可见的与金属基体不一样,无方向的纹路,无发展趋势。

产生原因:

1、首先进入型腔的金属液形成一个极薄而又不完全的金属层后,被随后而来的金属液所弥补而产生的接痕。

2、模温过低。

3、内浇道截面积过小及位置不当而产生喷溅。

4、作用于金属液上的压力不足。 查看全部
表现特征:铸件表面上有与金属液流动方向一致的条纹,有明显可见的与金属基体不一样,无方向的纹路,无发展趋势。

产生原因:

1、首先进入型腔的金属液形成一个极薄而又不完全的金属层后,被随后而来的金属液所弥补而产生的接痕。

2、模温过低。

3、内浇道截面积过小及位置不当而产生喷溅。

4、作用于金属液上的压力不足。
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压铸常见问题之气孔

机械自动化类 爱因斯坦 2017-01-20 10:21 发表了文章 来自相关话题

一、定义

金属液在凝固过程中,陷入其中的气体在铸件中形成的圆形、椭圆形、腰圆形或梨形的空洞称之为气孔。生产中气孔的别名有气眼、空气孔、砂孔、针孔等。

二、表现形式

气孔可以出现在铸件的不同部位,而合金压铸出来的毛坯一般分为三层结构(如下图所示)


合金的分层结构

第一层为表皮层,该层为压铸出来的结壳块,一般 查看全部
一、定义

金属液在凝固过程中,陷入其中的气体在铸件中形成的圆形、椭圆形、腰圆形或梨形的空洞称之为气孔。生产中气孔的别名有气眼、空气孔、砂孔、针孔等。

二、表现形式

气孔可以出现在铸件的不同部位,而合金压铸出来的毛坯一般分为三层结构(如下图所示)


合金的分层结构

第一层为表皮层,该层为压铸出来的结壳块,一般
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压铸常见问题之裂纹

机械自动化类 爱因斯坦 2017-01-20 10:18 发表了文章 来自相关话题

表现特征:金属基体的破坏与裂开呈直线或波浪线形,纹路狭小而长,在外力作用时有发展趋势。


产生原因:

锌合金铸件裂纹

1、质铅、锡、铁和镉的量超过了规定范围

2、铸模具中取出过迟

3、型芯的抽出或顶出受力不均

4、铸件壁厚的厚薄相连处变化太大

5、熔炼温度过高

铝合金金铸件的裂纹

1、中铁含量过高或 查看全部
表现特征:金属基体的破坏与裂开呈直线或波浪线形,纹路狭小而长,在外力作用时有发展趋势。


产生原因:

锌合金铸件裂纹

1、质铅、锡、铁和镉的量超过了规定范围

2、铸模具中取出过迟

3、型芯的抽出或顶出受力不均

4、铸件壁厚的厚薄相连处变化太大

5、熔炼温度过高

铝合金金铸件的裂纹

1、中铁含量过高或
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压铸常见问题之冷隔

智能制造类 爱因斯坦 2017-01-20 10:01 发表了文章 来自相关话题

表现特征:压铸件表面有明显的、不规则的、下陷的线性形纹路(有穿透与不穿透两种)形状细小而狭长,有的交接边缘光滑,有断开的可能。


产生原因:

1、两股金属流相互对接,但未完全熔合而又无夹杂存在其间,两股金属的结合力很薄弱。

2、浇注温度或模具温度偏低。

3、选择合金不当,流动性差。

4、浇道位置不对或流路过 查看全部
表现特征:压铸件表面有明显的、不规则的、下陷的线性形纹路(有穿透与不穿透两种)形状细小而狭长,有的交接边缘光滑,有断开的可能。


产生原因:

1、两股金属流相互对接,但未完全熔合而又无夹杂存在其间,两股金属的结合力很薄弱。

2、浇注温度或模具温度偏低。

3、选择合金不当,流动性差。

4、浇道位置不对或流路过
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复杂铸件的快速制造方法

智能制造类 星旭自动化 2016-11-14 23:37 发表了文章 来自相关话题

中国是铸造的大国,但不是铸造强国,许多中小企业长期依靠生产附加值低的简单铸件,而对技术难度较高的复杂铸件望而生畏。因为对于复杂铸件,特别是对于一些形状复杂且小批量生产的薄壁铸件,铸造一直是个难题。更何况现在客户对短周期及低成本要求很高,传统的工艺很难胜任。

快速成形(RP)的出现和发展为解决上述问题提供了一条极具前 查看全部
中国是铸造的大国,但不是铸造强国,许多中小企业长期依靠生产附加值低的简单铸件,而对技术难度较高的复杂铸件望而生畏。因为对于复杂铸件,特别是对于一些形状复杂且小批量生产的薄壁铸件,铸造一直是个难题。更何况现在客户对短周期及低成本要求很高,传统的工艺很难胜任。

快速成形(RP)的出现和发展为解决上述问题提供了一条极具前
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模內自动剪切浇口技术应用案例

设备硬件类 瓜果飘香 2016-06-21 14:31 发表了文章 来自相关话题

一、背景介绍
1. 开发背景  
客户后饰板在开发过程中,要求此模具将两个侧浇口均开在产品咬花面上,量产后手动剪浇口总达不到客户满意程度。

2. 现有技术分析
在研发模内热切技术之前,我们曾分析AGC技术、ECS技术和AutoDegate技术。
1)AGC技术虽然结构对本产品可行,但不适用于本产品所用的原料;
2) 查看全部
一、背景介绍
1. 开发背景  
客户后饰板在开发过程中,要求此模具将两个侧浇口均开在产品咬花面上,量产后手动剪浇口总达不到客户满意程度。

2. 现有技术分析
在研发模内热切技术之前,我们曾分析AGC技术、ECS技术和AutoDegate技术。
1)AGC技术虽然结构对本产品可行,但不适用于本产品所用的原料;
2)
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低压铸造法

机械自动化类 志在路上 2017-03-31 11:47 发表了文章 来自相关话题

低 压 铸 造 法

1. 低压铸造法的历史

低压铸造法的雏形可以追溯到本世纪初。适用于铝合金是1917年在法国,1924年在德国提出的申请,但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年,由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司,开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里,奥地利和德国开始生产气缸头。

1958年美国的泽讷拉路默它斯在小型汽车的发动机零件上(气缸头、箱体、齿轮箱)大量运用了铝合金铸件,并采用了低压铸造法。这件事对至今仍广泛采用的低压铸造法而言是不可或缺的推动,特别是在全世界的汽车工业界引起了极大的反响。低压铸造法被介绍进我国是1957年左右,但真正引起业界的注意,开始进行各种研究、引进设备是从1960年左右开始的。但是这种打破了以往常识的划时代的工艺方法,几乎没有冒口,与已经作为一种“技术”确立起来的重力金型铸造的技术相比具有完全不同的难度,因此业界的反应比较冷淡。

在这种状况下,1961年的轻型汽车用空冷气缸头的生产成为低压铸造法在我国实用化的开端。以后的发展非常迅速,在克服了多个技术难题后,利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点,以汽车部件为中心,逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位。目前在铝合金铸件的生产量中,低压铸造品已占了大约50%,并以其巨大的生产量和优良的品质而著称于世。产品扩大到汽车相关部件,如气缸头、气缸体、刹车鼓、离合器罩、轮毂、进气岐管等。特别是1970年以后大量应用在轮毂上,并且随着近年来的汽车轻量化和提高性能等要求,在以往从未有过的复杂内部品质和机械性质的严格要求下,气缸头、气缸体上的使用也逐渐增加。

下面解释低压铸造法的基本原理以及说明各构成要素、铸造条件的设定、铸造缺陷的对策等。

基本原理

如图5.1所示,在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01~0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力,熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管上升,被顶入充填进连接着的炉子上方的模具内。因此熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填,保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移,浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。然后冷却至可以取出产品的强度后从模具中脱离。于是就凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。

2.1 优点和缺点(相对重力金型铸造而言)

优点:

铸造利用率非常高。(85~95%)

由于没有冒口和浇道,浇口较小,因此可以大幅度降低材料费和加工工时。

获得完美的铸件。

容易形成方向性凝固,内部缺陷少。

气体、杂物的卷入少。

可以改变加压速度,熔汤靠层流进行充填。

可以使用砂制型芯。

容易实现自动化,可以多台作业、多工序作业。

不受操作者熟练程度的影响。

材料的使用范围广。




缺点:

浇口方案的自由度小,因而限制了产品。

(浇口位置、数量的限制,产品内部壁厚变化等)

铸造周期长,生产性差。

为了维持方向性凝固和熔汤流动性,模温较高,凝固速度慢。

靠近浇口的组织较粗,下型面的机械性能不高。

需要全面的严密的管理(温度、压力等)

低压铸造机各构成要素

低压铸造机由以下四种要素构成:

模具

保持炉(内藏给汤管)

模具开关机构液压接头及控制装置

炉内压力控制装置

3.1 模具

(1)铸造方案

低压铸造品的设计基本要求是将壁厚整体平均化,或是将壁厚的分布考

虑容易实现方向性凝固的地方。也就是说对于浇口而言,断面从小到大逐渐变化是产品设计的必要条件,因此如果产品的性能上无法进行这种设计时最好避开使用低压铸造法。在气缸头、气缸体、轮毂等产品中普及使用这种铸造法的第一理由就是形状上容易达到方向性凝固。铸造方案还算比较单纯,充分考虑铸件整体的方向性凝固和浇口周围的冒口效果的浇口位置、大小、数量的设定也是非常必要的。浇口的位置应该是铸件整体的最大壁厚部位,并且要设在从熔汤前方和上方可能达到方向性凝固的部位。因产品形状、大小等原因浇口数量有所差异,但通常是1-4个。在远离浇口的位置如果壁较厚冒口无法到达时,有时也加上无顶冒口或过渡桥(图5-2)。但是目前的水冷气缸头的形状变得复杂,要想达到理想的壁厚分配是非常困难的,方案上对这些问题进行为维持方向性凝固的严格的温度控制和条件管理等,根据情况还可以在成为热点的部位进行空气、水等的冷却或埋入冷铁。

浇口的截面积对于防止熔汤乱流以便更好地充填模具空间而言是非常重要的因素。最小截面积a的公式如下:

a=W´10-2/[T´m´Υ´(2´g´H)1/2] (1)

a=浇口的最小截面积

W=铸件的重量(kg)

T=从浇口处开始的浇铸时间(S)[充填时间]

m=熔汤的比重(2.4~2.5)

Υ=电阻系数(0.3-0.4)

g=重力加速度(9.8m/s2)

H=压力头(m)(熔汤面到产品上端的高度)

在图5-3中a部截面做成圆形是较理想的,但事实上由于产品形状的限制经常是不得不做成不规则的形状。在这种情况下为了防止该部分的过冷,最小截面积最好应是浇口附近产品壁厚的2倍以上。浇口的高度h比较低时可以得到较大的因浇口处热量提供和加压而引起的补缩效果,而且也容易实现方向性凝固,但这是防止氧化物的滤渣网的固定部位,由于因铸造条件的变动引起浇口长度的变化,因而一般情况下考虑30-40mm较多。

(2)模具结构上特征

低压铸造模具的浇口在下面,如图5.4所示,下型部分通过给汤管与保持炉连结,所以不能使用挤压结构,而采用把铸件放在上型或横型里的方法,下型的温度很高,因此拔模斜度需要比其它模具做得大一些。

模具内部的空气、砂芯产生的气体需要充分考虑分型方法和排气道等,应该在尽量减少随着熔汤充填而产生的背压的情况下排出去。如果背压高到影响加压速度时,会产生熔汤流动不良、表面缩孔等,因此希望控制在0.002Mpa以下。

关于凸台、加强筋、叶片等形状的部位,可以考虑嵌入式排气孔插入模具。在分型面和平面部设计排气槽,再加上排气孔、拉深加工等手段尽量做到排气良好的设计。排气例见图5-5。另外砂芯产生的气体量较大、时间也较长,可以在模具结构上设计确定的排气路线,追加吸引机构。

3.2 保持炉

图5-6显示了目前实用使用的3种类型。

铁坩锅炉

这是实用化早期的炉型,操作简单,因此目前仍大量使用,但由于铁慢慢熔解会增加熔汤铁的含量,所以必须定期(1个星期)进行涂层处理。另外,它不适合用于高纯度合金的铸造。

石墨坩锅炉

由于不能对石墨坩锅直接施加压力,因此这是一种对炉子整体加压的构造。由于腐蚀少,所以可以连续用90-120天左右。但缺点是用钠进行改良处理时,坩锅的寿命会变短。

耐火材料炉

这种炉的使用随着铸件的大型化、1模多个的推进而逐步增大了。因为气密室整体构成了炉体,所以容积大(700-1000kg),熔汤的补充次数少。连续使用时间长,铸造条件稳定,热源有加热熔汤面的辐射式加热器和保护管浸入熔汤直接加热的浸泡式加热器两种。

浸泡式加热器耐火材料炉由于是用浸泡式加热器直接加热熔汤,与辐射式耐火材料炉相比,热效率高出40%以上,电力消耗少,熔汤温度变化非常小,控制适应性高。因为空气温度较低,所有氧化物的产生也较少。目前因为加热器管的寿命、维护保养的不方便及成本高等问题影响了使用的普及程度,但从节省能源的观点来看今后会很快地普及使用的。但是由于采用耐火材料炉与采用铁坩锅相比,从熔汤表面和坩锅传来的热量变得非常少,模具温度分布会发生变化,上下模具之间的温差坡度也变小,因此有必要开发适合这种设备的铸造方案。3.3给汤管

这是将熔汤从保持炉引向模具的管子,截面积是Æ80-Æ120mm左右的圆或

椭园形。以前是以铸铁表面加上涂料的为主,但因烧损会增加熔汤铁的含量,

给汤管自身的寿命变短,所以最近陶瓷制的给汤管逐渐成为主流。但是成本高、抗热冲击性能差、异形截面形状成形难等是需要探讨的课题。

4、气缸头中的铸造技术

4.1 铸造工序

上涂料,准备模具、安装

熔解、除渣、除气、保持炉给汤

铸造作业

装浇口滤渣网

装砂芯

吹空气

合模

加压

凝固

开模

取出产品

图5.7 气缸头的铸造工序

批量生产中的气缸头的工序概要如图5.7所示,分为上涂料、准备模具等前期准备工序、熔解、熔汤处理、给铸造机供汤的给汤工序以及铸造作业工序等,这种工序都非常重要,不能马虎,要维持品质关键是如何做到在稳定的条件下坚持管理铸造作业。

模具的保养、上涂料

模具的保养、上涂料是指每500-700模次进行包括模具保养、保持炉和给汤管内的清扫作业,将模具的模框、嵌块、拔模销、排气块等分解后,用空气

除去铝渣和砂芯的燃烧剩余物等。排气块的堵塞对熔汤流动性、气孔等品质有很大影响,所以应该仔细地清除掉,而且还有必要检查排气孔,排气型芯等的通气程度。

下一个工序上涂料是以确保排气性,减低脱模阻力,保护模具表面,确保保温隔热性,确保熔汤流动性等为目的。在保养结束后,将模具加热至473K(2000C)左右,用钢丝轮刷除去表面的氧化皮后再上涂料,操作是用喷枪来进行的,但根据喷吹压力,距离、速度、浓度、模具温度等,其强度和粗糙度有很大区别。

在涂复杂的模具时,需要熟练地进行操作,但为了保持稳定的上涂料的效果应尽快使操作标准化,涂层厚度粗糙度等因部位不同而存差异。一般而言,产品面是0.1-0.2mm,光洁度要求高的加工基准面,燃烧室面等应用粒子细小的涂料涂0.05mm的厚度,涂料一般利用市场上的,基本构成是骨材(碳酸钙、陶土、氧化铝、云母、石墨等)、粘接剂(硅酸钠)和水等。

关于模具涂料的选择并没有定量的评价尺度,一般在实际产品中使用后再来决定。

熔解、熔汤处理

作为合金最普通的是AC4B、AC2B。在提出延伸率、耐腐蚀性的要求时,可以使用AC4C等,另外作为高品质化的对策同时也使用加钠、锶的改良处理和加钛的微细化处理,熔汤处理除了以往的加精炼剂的脱氧处理以外,为了得到稳定的品质,使用旋转式除气装置进行除气处理的做法也日益增多。

铸造作业

· 装浇口滤渣网

此工序的目的为了防止从给汤管进来的氧化物、砂子等杂物以及加强熔汤层流化。把做成浇口形状的镀锌网(Æ0.4-0.6mm,12-14个网孔)用专用夹具固定起来。这样做人工作业比较多,但也可以试一试进行自动化设计或给汤管内吹惰性气体等方法。

· 装砂芯、吹气

水道中子、气道中子、凸轮轴室中子等,材质大多是中子砂。最近因形状的复杂化、与其它部件的共用化等引起中子的增加。一般是人工作业,但由于是模具内的高温作业,所以近年来越来越多地采用由机器人自动安装。包括活砂铸型在内自动安装进模具的方法也开始使用。脱模时因要除去装中子时落下的砂子,所以要吹空气。

· 合模、加压、凝固、开模、取出产品

这些工序都是在自动化、标准化的循环周期下进行运转的。加压力、加压速度、加压时间、凝固时间等各种条件要根据温度进行调整。

4.2铸造条件

(1)温度

熔汤温度因合金种类、产品形状而稍有不同,但一般在680~730°C的范围内。熔汤温度对内部缺陷和外观品质等有很大影响,所以实际操作时管理范围是14°C左右。模具温度在低压铸造时更显得重要。从方向性凝固的观点来看模温分布是从浇口往上型方向变低,一般而言浇口480~520°C,下型400~450°C,横型350~400°C,上型250~350°C,但是为了改善内部品质(强化方向性凝固)、缩短铸造周期,可以进行上型和横型的冷却(水冷、空冷,一般冷却模具整体的线式冷却比较多)。

在多个浇口的情况下,浇口间距离变近、浇口间温度变高,使浇口和成形部位的凝固容易发生反转。如果是由于产品形状的限制无法修改模具方案的话,采用在浇口间加上点式冷却,加大浇口的温差坡度等方法也是比较有效的。模具温度是由铸造周期、熔汤温度、气氛温度等决定的,所以在试制作阶段要抓住这些条件和内部外观品质的关系。

改善负面因素,在可能的范围内大幅度地改变铸造条件进行品质变动的试验,然后订出管理范围。这些能做到的话就可以确保稳定的品质。另外条件和品质的关系在短时间内还很难完全掌握,所以同时进行凝固解析也是有效的手段。

(2)加压时间

这是指充填开始到浇口部凝固为止的加压时间。因产品数量、产品形状、模具温度、熔汤温度、浇口直径、浇口数量等原因加压时间会有所不同,但一般气缸头是2~8分钟,根据重量相应延长。温度条件是影响最大的,在稳定条件下是固定的时间,浇口长度(相当于冒口高度)也较稳定。

但是在铸造开始时,短时间停顿后模具温度降低,波动变大,并随着铸造数量的增加和温度条件的波动,浇口部分和给料管内的氧化物堆积起来,浇口截面积减小。在这些情况下,从熔汤、模具传来的热量发生变动,凝固时间变得不稳定。于是成形部的凝固时间发生改变,从产品到浇口的方向性凝固被破坏,产品内部容易出现缩孔等内部缺陷。因此稳定温度条件、保持浇口和给料管等给汤系统的正常状态是非常重要的。

以前操作者是观察浇口的状态后再调整时间的,最近引进了测量铸造时的温度后实时自动调整到最佳条件的控制器。在所有的工序中这是最花时间的部分,因此为了提高生产性要积极地考虑模具冷却、1模2件、2段加压等缩短时间的方法。

(3)凝固时间

这是从加压完毕到产品脱模的时间,是脱模时冷却到铸件不出现变形、拉伤等的时间。一般而言是加压时间的1/3左右,但和加压时间一样也随温度发生变化。从生产性考虑凝固时间短点好。可以加快冷却速度,让脱模阻力小的横型先行,积极地对开模后的产品和模具进行冷却。

(4)加压条件

低压铸造法是用气体对熔汤面加压使熔汤上升进行充填的铸造法,因此加压条件影响到熔汤流动性和冒口效果,是品质管理的重要项目。充填时必要的压力如下面公式计算:

P(Mpa) = Υ×(1+S/A)×△H×10-2 (2)

Υ= 熔汤比重(2.4~2.5)

S = 给汤管截面积(m2)

A = 加压实际(有效)面积(m2)

H = 熔汤面变动量(m)(给汤管内上升量+加压面下降量)

根据铸造机的结构和产品会有所不同,公式(2)中下划线的部分在批量生产的产品中一般是0.025左右,可以根据公式(2)来决定加压力。加压力是由到产品上端的熔汤顶升力和冒口压力组成,其中前者是由铸造机和模具的构造决定的,冒口压力一般在0.005~0.01Mpa左右。为了冒口效果冒口压力高一点好,但如果超过0.01Mpa,模具排气道会闭塞,涂料脱落,熔汤容易压进砂制型芯,所以冒口压力不会太高。

在气缸头中使用了很多砂芯,因此将中子产生的燃气高效率地排出模具是很有必要的。但最近气缸头的中子形状变得很复杂,数量也多,所以在模具上无法充分设计排气道。在这种情况下采用将冒口压力提高至上限来防止气体卷入产品内部的手段是比较有效的。

如果加压速度太慢,熔汤的充填效果会变差,引起熔汤流动性不良;如果太快,又会引起乱流,出现卷入气体、异物等缺陷。由于根据流路形状不同流速会有差异,所以模具内各部分的速度有所变化。给汤管内要控制熔汤温度的下降,速度便快;模具内部要控制乱流,速度便慢,冒口压力高。一般而言,薄壁铸件需要快速充填,厚壁铸件则相反。表5.2、图5.8表示了双缸1模2件气缸头中的加压力和加压速度的设定。熔汤补充后,随着铸造的进行熔汤面下降,因此必须增加与液面下降量相对应的加压力。稳定初期液面位置,然后从液面变化量来决定压力补充值。特别是对熔汤面积变化大的坩埚型保持炉而言更需要进行详细的条件设定。目前已普及了能全部设定这些加压条件的控制器,所以因加压条件而引起的故障已得到很大改善。 查看全部
低 压 铸 造 法

1. 低压铸造法的历史

低压铸造法的雏形可以追溯到本世纪初。适用于铝合金是1917年在法国,1924年在德国提出的申请,但并没有形成大规模的工业生产。为商业的目的而开始生产是在二战以后的1945年,由英国的路易斯先生创立了阿鲁马斯库公司,开始生产雨水管道、啤酒容器等。在那以后的五十年代里,奥地利和德国开始生产气缸头。

1958年美国的泽讷拉路默它斯在小型汽车的发动机零件上(气缸头、箱体、齿轮箱)大量运用了铝合金铸件,并采用了低压铸造法。这件事对至今仍广泛采用的低压铸造法而言是不可或缺的推动,特别是在全世界的汽车工业界引起了极大的反响。低压铸造法被介绍进我国是1957年左右,但真正引起业界的注意,开始进行各种研究、引进设备是从1960年左右开始的。但是这种打破了以往常识的划时代的工艺方法,几乎没有冒口,与已经作为一种“技术”确立起来的重力金型铸造的技术相比具有完全不同的难度,因此业界的反应比较冷淡。

在这种状况下,1961年的轻型汽车用空冷气缸头的生产成为低压铸造法在我国实用化的开端。以后的发展非常迅速,在克服了多个技术难题后,利用低压铸造法所具有的材料利用率高、容易实现注汤自动化等优点,以汽车部件为中心,逐步确立了轻合金铸件的主要铸造法的牢固地位。目前在铝合金铸件的生产量中,低压铸造品已占了大约50%,并以其巨大的生产量和优良的品质而著称于世。产品扩大到汽车相关部件,如气缸头、气缸体、刹车鼓、离合器罩、轮毂、进气岐管等。特别是1970年以后大量应用在轮毂上,并且随着近年来的汽车轻量化和提高性能等要求,在以往从未有过的复杂内部品质和机械性质的严格要求下,气缸头、气缸体上的使用也逐渐增加。

下面解释低压铸造法的基本原理以及说明各构成要素、铸造条件的设定、铸造缺陷的对策等。

基本原理

如图5.1所示,在密闭的保持炉的熔汤表面上施加0.01~0.05Mpa的空气压力或惰性气体压力,熔汤通过浸放在熔汤里的给汤管上升,被顶入充填进连接着的炉子上方的模具内。因此熔汤是从型腔的下部慢慢开始充填,保持一段时间的压力后凝固。凝固是从产品上部开始向浇口方向转移,浇口部分凝固的时刻就是加压结束的时间。然后冷却至可以取出产品的强度后从模具中脱离。于是就凭借浇口的方向性凝固和从浇口开始的冒口压力效果得到了完美的铸件。

2.1 优点和缺点(相对重力金型铸造而言)

优点:

铸造利用率非常高。(85~95%)

由于没有冒口和浇道,浇口较小,因此可以大幅度降低材料费和加工工时。

获得完美的铸件。

容易形成方向性凝固,内部缺陷少。

气体、杂物的卷入少。

可以改变加压速度,熔汤靠层流进行充填。

可以使用砂制型芯。

容易实现自动化,可以多台作业、多工序作业。

不受操作者熟练程度的影响。

材料的使用范围广。
QQ图片20170331114514.jpg

缺点:

浇口方案的自由度小,因而限制了产品。

(浇口位置、数量的限制,产品内部壁厚变化等)

铸造周期长,生产性差。

为了维持方向性凝固和熔汤流动性,模温较高,凝固速度慢。

靠近浇口的组织较粗,下型面的机械性能不高。

需要全面的严密的管理(温度、压力等)

低压铸造机各构成要素

低压铸造机由以下四种要素构成:

模具

保持炉(内藏给汤管)

模具开关机构液压接头及控制装置

炉内压力控制装置

3.1 模具

(1)铸造方案

低压铸造品的设计基本要求是将壁厚整体平均化,或是将壁厚的分布考

虑容易实现方向性凝固的地方。也就是说对于浇口而言,断面从小到大逐渐变化是产品设计的必要条件,因此如果产品的性能上无法进行这种设计时最好避开使用低压铸造法。在气缸头、气缸体、轮毂等产品中普及使用这种铸造法的第一理由就是形状上容易达到方向性凝固。铸造方案还算比较单纯,充分考虑铸件整体的方向性凝固和浇口周围的冒口效果的浇口位置、大小、数量的设定也是非常必要的。浇口的位置应该是铸件整体的最大壁厚部位,并且要设在从熔汤前方和上方可能达到方向性凝固的部位。因产品形状、大小等原因浇口数量有所差异,但通常是1-4个。在远离浇口的位置如果壁较厚冒口无法到达时,有时也加上无顶冒口或过渡桥(图5-2)。但是目前的水冷气缸头的形状变得复杂,要想达到理想的壁厚分配是非常困难的,方案上对这些问题进行为维持方向性凝固的严格的温度控制和条件管理等,根据情况还可以在成为热点的部位进行空气、水等的冷却或埋入冷铁。

浇口的截面积对于防止熔汤乱流以便更好地充填模具空间而言是非常重要的因素。最小截面积a的公式如下:

a=W´10-2/[T´m´Υ´(2´g´H)1/2] (1)

a=浇口的最小截面积

W=铸件的重量(kg)

T=从浇口处开始的浇铸时间(S)[充填时间]

m=熔汤的比重(2.4~2.5)

Υ=电阻系数(0.3-0.4)

g=重力加速度(9.8m/s2)

H=压力头(m)(熔汤面到产品上端的高度)

在图5-3中a部截面做成圆形是较理想的,但事实上由于产品形状的限制经常是不得不做成不规则的形状。在这种情况下为了防止该部分的过冷,最小截面积最好应是浇口附近产品壁厚的2倍以上。浇口的高度h比较低时可以得到较大的因浇口处热量提供和加压而引起的补缩效果,而且也容易实现方向性凝固,但这是防止氧化物的滤渣网的固定部位,由于因铸造条件的变动引起浇口长度的变化,因而一般情况下考虑30-40mm较多。

(2)模具结构上特征

低压铸造模具的浇口在下面,如图5.4所示,下型部分通过给汤管与保持炉连结,所以不能使用挤压结构,而采用把铸件放在上型或横型里的方法,下型的温度很高,因此拔模斜度需要比其它模具做得大一些。

模具内部的空气、砂芯产生的气体需要充分考虑分型方法和排气道等,应该在尽量减少随着熔汤充填而产生的背压的情况下排出去。如果背压高到影响加压速度时,会产生熔汤流动不良、表面缩孔等,因此希望控制在0.002Mpa以下。

关于凸台、加强筋、叶片等形状的部位,可以考虑嵌入式排气孔插入模具。在分型面和平面部设计排气槽,再加上排气孔、拉深加工等手段尽量做到排气良好的设计。排气例见图5-5。另外砂芯产生的气体量较大、时间也较长,可以在模具结构上设计确定的排气路线,追加吸引机构。

3.2 保持炉

图5-6显示了目前实用使用的3种类型。

铁坩锅炉

这是实用化早期的炉型,操作简单,因此目前仍大量使用,但由于铁慢慢熔解会增加熔汤铁的含量,所以必须定期(1个星期)进行涂层处理。另外,它不适合用于高纯度合金的铸造。

石墨坩锅炉

由于不能对石墨坩锅直接施加压力,因此这是一种对炉子整体加压的构造。由于腐蚀少,所以可以连续用90-120天左右。但缺点是用钠进行改良处理时,坩锅的寿命会变短。

耐火材料炉

这种炉的使用随着铸件的大型化、1模多个的推进而逐步增大了。因为气密室整体构成了炉体,所以容积大(700-1000kg),熔汤的补充次数少。连续使用时间长,铸造条件稳定,热源有加热熔汤面的辐射式加热器和保护管浸入熔汤直接加热的浸泡式加热器两种。

浸泡式加热器耐火材料炉由于是用浸泡式加热器直接加热熔汤,与辐射式耐火材料炉相比,热效率高出40%以上,电力消耗少,熔汤温度变化非常小,控制适应性高。因为空气温度较低,所有氧化物的产生也较少。目前因为加热器管的寿命、维护保养的不方便及成本高等问题影响了使用的普及程度,但从节省能源的观点来看今后会很快地普及使用的。但是由于采用耐火材料炉与采用铁坩锅相比,从熔汤表面和坩锅传来的热量变得非常少,模具温度分布会发生变化,上下模具之间的温差坡度也变小,因此有必要开发适合这种设备的铸造方案。3.3给汤管

这是将熔汤从保持炉引向模具的管子,截面积是Æ80-Æ120mm左右的圆或

椭园形。以前是以铸铁表面加上涂料的为主,但因烧损会增加熔汤铁的含量,

给汤管自身的寿命变短,所以最近陶瓷制的给汤管逐渐成为主流。但是成本高、抗热冲击性能差、异形截面形状成形难等是需要探讨的课题。

4、气缸头中的铸造技术

4.1 铸造工序

上涂料,准备模具、安装

熔解、除渣、除气、保持炉给汤

铸造作业

装浇口滤渣网

装砂芯

吹空气

合模

加压

凝固

开模

取出产品

图5.7 气缸头的铸造工序

批量生产中的气缸头的工序概要如图5.7所示,分为上涂料、准备模具等前期准备工序、熔解、熔汤处理、给铸造机供汤的给汤工序以及铸造作业工序等,这种工序都非常重要,不能马虎,要维持品质关键是如何做到在稳定的条件下坚持管理铸造作业。

模具的保养、上涂料

模具的保养、上涂料是指每500-700模次进行包括模具保养、保持炉和给汤管内的清扫作业,将模具的模框、嵌块、拔模销、排气块等分解后,用空气

除去铝渣和砂芯的燃烧剩余物等。排气块的堵塞对熔汤流动性、气孔等品质有很大影响,所以应该仔细地清除掉,而且还有必要检查排气孔,排气型芯等的通气程度。

下一个工序上涂料是以确保排气性,减低脱模阻力,保护模具表面,确保保温隔热性,确保熔汤流动性等为目的。在保养结束后,将模具加热至473K(2000C)左右,用钢丝轮刷除去表面的氧化皮后再上涂料,操作是用喷枪来进行的,但根据喷吹压力,距离、速度、浓度、模具温度等,其强度和粗糙度有很大区别。

在涂复杂的模具时,需要熟练地进行操作,但为了保持稳定的上涂料的效果应尽快使操作标准化,涂层厚度粗糙度等因部位不同而存差异。一般而言,产品面是0.1-0.2mm,光洁度要求高的加工基准面,燃烧室面等应用粒子细小的涂料涂0.05mm的厚度,涂料一般利用市场上的,基本构成是骨材(碳酸钙、陶土、氧化铝、云母、石墨等)、粘接剂(硅酸钠)和水等。

关于模具涂料的选择并没有定量的评价尺度,一般在实际产品中使用后再来决定。

熔解、熔汤处理

作为合金最普通的是AC4B、AC2B。在提出延伸率、耐腐蚀性的要求时,可以使用AC4C等,另外作为高品质化的对策同时也使用加钠、锶的改良处理和加钛的微细化处理,熔汤处理除了以往的加精炼剂的脱氧处理以外,为了得到稳定的品质,使用旋转式除气装置进行除气处理的做法也日益增多。

铸造作业

· 装浇口滤渣网

此工序的目的为了防止从给汤管进来的氧化物、砂子等杂物以及加强熔汤层流化。把做成浇口形状的镀锌网(Æ0.4-0.6mm,12-14个网孔)用专用夹具固定起来。这样做人工作业比较多,但也可以试一试进行自动化设计或给汤管内吹惰性气体等方法。

· 装砂芯、吹气

水道中子、气道中子、凸轮轴室中子等,材质大多是中子砂。最近因形状的复杂化、与其它部件的共用化等引起中子的增加。一般是人工作业,但由于是模具内的高温作业,所以近年来越来越多地采用由机器人自动安装。包括活砂铸型在内自动安装进模具的方法也开始使用。脱模时因要除去装中子时落下的砂子,所以要吹空气。

· 合模、加压、凝固、开模、取出产品

这些工序都是在自动化、标准化的循环周期下进行运转的。加压力、加压速度、加压时间、凝固时间等各种条件要根据温度进行调整。

4.2铸造条件

(1)温度

熔汤温度因合金种类、产品形状而稍有不同,但一般在680~730°C的范围内。熔汤温度对内部缺陷和外观品质等有很大影响,所以实际操作时管理范围是14°C左右。模具温度在低压铸造时更显得重要。从方向性凝固的观点来看模温分布是从浇口往上型方向变低,一般而言浇口480~520°C,下型400~450°C,横型350~400°C,上型250~350°C,但是为了改善内部品质(强化方向性凝固)、缩短铸造周期,可以进行上型和横型的冷却(水冷、空冷,一般冷却模具整体的线式冷却比较多)。

在多个浇口的情况下,浇口间距离变近、浇口间温度变高,使浇口和成形部位的凝固容易发生反转。如果是由于产品形状的限制无法修改模具方案的话,采用在浇口间加上点式冷却,加大浇口的温差坡度等方法也是比较有效的。模具温度是由铸造周期、熔汤温度、气氛温度等决定的,所以在试制作阶段要抓住这些条件和内部外观品质的关系。

改善负面因素,在可能的范围内大幅度地改变铸造条件进行品质变动的试验,然后订出管理范围。这些能做到的话就可以确保稳定的品质。另外条件和品质的关系在短时间内还很难完全掌握,所以同时进行凝固解析也是有效的手段。

(2)加压时间

这是指充填开始到浇口部凝固为止的加压时间。因产品数量、产品形状、模具温度、熔汤温度、浇口直径、浇口数量等原因加压时间会有所不同,但一般气缸头是2~8分钟,根据重量相应延长。温度条件是影响最大的,在稳定条件下是固定的时间,浇口长度(相当于冒口高度)也较稳定。

但是在铸造开始时,短时间停顿后模具温度降低,波动变大,并随着铸造数量的增加和温度条件的波动,浇口部分和给料管内的氧化物堆积起来,浇口截面积减小。在这些情况下,从熔汤、模具传来的热量发生变动,凝固时间变得不稳定。于是成形部的凝固时间发生改变,从产品到浇口的方向性凝固被破坏,产品内部容易出现缩孔等内部缺陷。因此稳定温度条件、保持浇口和给料管等给汤系统的正常状态是非常重要的。

以前操作者是观察浇口的状态后再调整时间的,最近引进了测量铸造时的温度后实时自动调整到最佳条件的控制器。在所有的工序中这是最花时间的部分,因此为了提高生产性要积极地考虑模具冷却、1模2件、2段加压等缩短时间的方法。

(3)凝固时间

这是从加压完毕到产品脱模的时间,是脱模时冷却到铸件不出现变形、拉伤等的时间。一般而言是加压时间的1/3左右,但和加压时间一样也随温度发生变化。从生产性考虑凝固时间短点好。可以加快冷却速度,让脱模阻力小的横型先行,积极地对开模后的产品和模具进行冷却。

(4)加压条件

低压铸造法是用气体对熔汤面加压使熔汤上升进行充填的铸造法,因此加压条件影响到熔汤流动性和冒口效果,是品质管理的重要项目。充填时必要的压力如下面公式计算:

P(Mpa) = Υ×(1+S/A)×△H×10-2 (2)

Υ= 熔汤比重(2.4~2.5)

S = 给汤管截面积(m2)

A = 加压实际(有效)面积(m2)

H = 熔汤面变动量(m)(给汤管内上升量+加压面下降量)

根据铸造机的结构和产品会有所不同,公式(2)中下划线的部分在批量生产的产品中一般是0.025左右,可以根据公式(2)来决定加压力。加压力是由到产品上端的熔汤顶升力和冒口压力组成,其中前者是由铸造机和模具的构造决定的,冒口压力一般在0.005~0.01Mpa左右。为了冒口效果冒口压力高一点好,但如果超过0.01Mpa,模具排气道会闭塞,涂料脱落,熔汤容易压进砂制型芯,所以冒口压力不会太高。

在气缸头中使用了很多砂芯,因此将中子产生的燃气高效率地排出模具是很有必要的。但最近气缸头的中子形状变得很复杂,数量也多,所以在模具上无法充分设计排气道。在这种情况下采用将冒口压力提高至上限来防止气体卷入产品内部的手段是比较有效的。

如果加压速度太慢,熔汤的充填效果会变差,引起熔汤流动性不良;如果太快,又会引起乱流,出现卷入气体、异物等缺陷。由于根据流路形状不同流速会有差异,所以模具内各部分的速度有所变化。给汤管内要控制熔汤温度的下降,速度便快;模具内部要控制乱流,速度便慢,冒口压力高。一般而言,薄壁铸件需要快速充填,厚壁铸件则相反。表5.2、图5.8表示了双缸1模2件气缸头中的加压力和加压速度的设定。熔汤补充后,随着铸造的进行熔汤面下降,因此必须增加与液面下降量相对应的加压力。稳定初期液面位置,然后从液面变化量来决定压力补充值。特别是对熔汤面积变化大的坩埚型保持炉而言更需要进行详细的条件设定。目前已普及了能全部设定这些加压条件的控制器,所以因加压条件而引起的故障已得到很大改善。
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低压铸造小结

设备硬件类 迷迭香的清爽 2017-03-30 11:04 发表了文章 来自相关话题

低压铸造是在密封的容器内,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上升,通过浇口进入型腔,并在保持气体压力的条件下完成铸件的凝固,然后泄除容器内的气体压力,是升液管和浇口内未凝固的金属流回容器中,已凝固的金属在铸型中形成所需的铸件。通过控制容器内的气体压力的加压速度,可以控制金属液在升液管中的上升速度和充型速度,因此低压铸件的金属液充型平稳易于控制,另外铸件在一定的压力下结晶凝固,铸件的补缩效果好,内部组织致密。这也是低压铸造的特点。其作业流程主要有:烤模(时间为45-50min,温度为 420-450℃)→喷涂料(上模喷涂距离保持在200-250mm,喷枪喷雾宽度为 50-70mm)→检查型腔(是否粘铝,气枪将型腔吹干净)→放过滤网(清洁干净要放正)→运行启动→升温,充型保压→开模并检测模温(注意检查比边模是否夹铝,上下模是否粘铝)→毛坯顶出→毛坯冷却(淬水池)→毛坯外观检查(不允许有欠铸、裂纹、冷隔、缺料、错模,刻字不清晰)→去毛刺(去除上下轮辋部位毛刺或飞边)→打刻标识(个人代号和日期清晰工整、顺序正确)→物流线下传(合格品放到滚道线下转,不合格品放到指定位置)。我觉得整个铸造过程中比较重要的是调机过程,只有确定了合适的参数,比如说压力值,温度时间等等,刚开始浇铸时,3~5件提前泄压,预防铝液通道的堵塞。然后逐步调节保压时间,注意此时保压时间不能一步到位,铝液通道升液管底部到模具铁浇口处预热还不是很彻底,这时是低压铸造过程中堵塞浇口及升液管频次发生最多的时候。我们这时宁可多压铸几件废品,来确保生产过程顺利进行,防止堵塞浇口或升液管而终止生产过程。调机第一个可以不开冷却系统,然后依次打开分流锥冷却风道,上模芯冷却风道,下模芯冷却风道,轮盘与轮辐交接处冷却风道。解决铸件缺陷的顺序为先轮辋后轮辐,最后控制轮盘和浇口长度。

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低压铸造是在密封的容器内,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上升,通过浇口进入型腔,并在保持气体压力的条件下完成铸件的凝固,然后泄除容器内的气体压力,是升液管和浇口内未凝固的金属流回容器中,已凝固的金属在铸型中形成所需的铸件。通过控制容器内的气体压力的加压速度,可以控制金属液在升液管中的上升速度和充型速度,因此低压铸件的金属液充型平稳易于控制,另外铸件在一定的压力下结晶凝固,铸件的补缩效果好,内部组织致密。这也是低压铸造的特点。其作业流程主要有:烤模(时间为45-50min,温度为 420-450℃)→喷涂料(上模喷涂距离保持在200-250mm,喷枪喷雾宽度为 50-70mm)→检查型腔(是否粘铝,气枪将型腔吹干净)→放过滤网(清洁干净要放正)→运行启动→升温,充型保压→开模并检测模温(注意检查比边模是否夹铝,上下模是否粘铝)→毛坯顶出→毛坯冷却(淬水池)→毛坯外观检查(不允许有欠铸、裂纹、冷隔、缺料、错模,刻字不清晰)→去毛刺(去除上下轮辋部位毛刺或飞边)→打刻标识(个人代号和日期清晰工整、顺序正确)→物流线下传(合格品放到滚道线下转,不合格品放到指定位置)。我觉得整个铸造过程中比较重要的是调机过程,只有确定了合适的参数,比如说压力值,温度时间等等,刚开始浇铸时,3~5件提前泄压,预防铝液通道的堵塞。然后逐步调节保压时间,注意此时保压时间不能一步到位,铝液通道升液管底部到模具铁浇口处预热还不是很彻底,这时是低压铸造过程中堵塞浇口及升液管频次发生最多的时候。我们这时宁可多压铸几件废品,来确保生产过程顺利进行,防止堵塞浇口或升液管而终止生产过程。调机第一个可以不开冷却系统,然后依次打开分流锥冷却风道,上模芯冷却风道,下模芯冷却风道,轮盘与轮辐交接处冷却风道。解决铸件缺陷的顺序为先轮辋后轮辐,最后控制轮盘和浇口长度。

 
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低压铸造原理

其它类 秋时柿子 2017-03-29 11:42 发表了文章 来自相关话题

低压铸造原理:低压铸造是介于压力铸造与重力铸造之间的一种铸造方法。在密封的装有金属液的坩埚中,通人压缩空气,对坩埚内金属液表面加压,使金属液沿着升液管自下而上的挤压到型腔内,待金属液充满型腔后(金属型铸造)增大气压,并使液面压力保持至铸件完全凝固,然后解除坩埚内的压力(排气),使升液管和浇道内未凝固的金属液回落到坩埚内,即完成了一个低压铸造的过程。低压铸造的工艺过程:它包括升液、充型、结壳(砂型铸造)、增压、保压(结晶凝固)、排气(卸压)。

升压—将一定压力的压缩空气通人密封的坩埚内,使金属液沿着升液管平稳上升到铸型的浇道处;

充型—金属液由浇道进入型腔直至充满铸型。充型的速度可以调节控制,使金属液平稳的充型,不仅保证了型腔内的气体排出,还避免了冷隔、氧化夹渣等缺陷的产生;

结壳—充满铸型后,停止增压并保持原来的压力不变若干秒,使铸件表层温度将低变硬(防止砂型铸造在增压时跑火,和铸件粘砂。对于金属模的低压铸造可以不用结壳直接增压);

增压—金属液充满型腔后,经过结壳可进行增压,即在原充型压力下增加一定值压力;

保压—增压后立即保持该压力,使铸件在稳定的压力下结晶凝固。

排气(卸压)—铸件凝固后,卸出坩埚内的压力(即排气),使升液管和浇道中尚未凝固的金属液回落到坩埚内,待铸件冷却后可开型取出铸件。

低压铸造工艺特点:

液态金属是自下而上地平稳充填型腔,型腔中液体流动方向与气体排出的方向一致,故可避免金属液对型腔和型芯的冲刷,同时还可减少金属液流卷入气体和金属液二次氧化的可能性,防止铸件产生气孔和非金属夹渣物等缺陷,提高铸件质量;

铸型在压力下充型,流动性增加,利于浇注较复杂的薄壁件,使铸件轮廓清晰;

铸件凝固补缩过程是在外加压力下进行的,所以补缩效果好,铸件致密度高,力学性能好。一般低压铸造件的抗拉强度和硬度都可比重力铸造提高约百分之十。此铸造方法适用于生产耐压、防渗漏铸件;

低压铸造的浇注系统简单,并可减少或省去冒口,且尚未凝固的金属液可流回到坩埚内,减少了金属损耗,故工艺出品率高;

与压铸相比,工艺简单,制造方便,投资少;

易于实现机械化与自动化,减轻了工人的劳动强度;

对于热结较多,顺序凝固条件不好的铸件问题也不少,应采取必要的措施。如用冷铁、冒口等加以解决。 查看全部
低压铸造原理:低压铸造是介于压力铸造与重力铸造之间的一种铸造方法。在密封的装有金属液的坩埚中,通人压缩空气,对坩埚内金属液表面加压,使金属液沿着升液管自下而上的挤压到型腔内,待金属液充满型腔后(金属型铸造)增大气压,并使液面压力保持至铸件完全凝固,然后解除坩埚内的压力(排气),使升液管和浇道内未凝固的金属液回落到坩埚内,即完成了一个低压铸造的过程。低压铸造的工艺过程:它包括升液、充型、结壳(砂型铸造)、增压、保压(结晶凝固)、排气(卸压)。

升压—将一定压力的压缩空气通人密封的坩埚内,使金属液沿着升液管平稳上升到铸型的浇道处;

充型—金属液由浇道进入型腔直至充满铸型。充型的速度可以调节控制,使金属液平稳的充型,不仅保证了型腔内的气体排出,还避免了冷隔、氧化夹渣等缺陷的产生;

结壳—充满铸型后,停止增压并保持原来的压力不变若干秒,使铸件表层温度将低变硬(防止砂型铸造在增压时跑火,和铸件粘砂。对于金属模的低压铸造可以不用结壳直接增压);

增压—金属液充满型腔后,经过结壳可进行增压,即在原充型压力下增加一定值压力;

保压—增压后立即保持该压力,使铸件在稳定的压力下结晶凝固。

排气(卸压)—铸件凝固后,卸出坩埚内的压力(即排气),使升液管和浇道中尚未凝固的金属液回落到坩埚内,待铸件冷却后可开型取出铸件。

低压铸造工艺特点:

液态金属是自下而上地平稳充填型腔,型腔中液体流动方向与气体排出的方向一致,故可避免金属液对型腔和型芯的冲刷,同时还可减少金属液流卷入气体和金属液二次氧化的可能性,防止铸件产生气孔和非金属夹渣物等缺陷,提高铸件质量;

铸型在压力下充型,流动性增加,利于浇注较复杂的薄壁件,使铸件轮廓清晰;

铸件凝固补缩过程是在外加压力下进行的,所以补缩效果好,铸件致密度高,力学性能好。一般低压铸造件的抗拉强度和硬度都可比重力铸造提高约百分之十。此铸造方法适用于生产耐压、防渗漏铸件;

低压铸造的浇注系统简单,并可减少或省去冒口,且尚未凝固的金属液可流回到坩埚内,减少了金属损耗,故工艺出品率高;

与压铸相比,工艺简单,制造方便,投资少;

易于实现机械化与自动化,减轻了工人的劳动强度;

对于热结较多,顺序凝固条件不好的铸件问题也不少,应采取必要的措施。如用冷铁、冒口等加以解决。
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低压铸造中的常见问题

机械自动化类 图像语言 2017-02-16 09:47 发表了文章 来自相关话题

一 氧化夹渣

缺陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在模具不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,去经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗;阳极化或使用金属探伤剂时发现。

产生原因:

1.炉料不清洁,回炉料使用量过多

2.浇注系统设计不良,,冲型时设置不当

3.合金液中的熔渣未清除干净

4.浇注操作不当,带入夹渣

5.精炼变质处理后静置时间不够

防止方法:

1.炉料应经过吹砂,回炉料的使用量适当降低

2.改进浇注系统设计,提高其挡渣能力

3.采用适当的熔剂去渣

4.浇注时应当平稳放置过滤网,并应注意清渣

5.精炼后浇注前合金液应静置一定时间

二 气孔 缩孔

缺陷特征:汽轮铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过抛光发现,内部气孔缩孔可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色。

产生原因:

1.压注冲型不平稳,卷入气体

2.型(芯)砂中过混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等)

3.铸型《模具》排气不良

4.模具涂料喷涂不良,冷却环.块设置不当

5.低压浇注系统设计设置不良

防止方法 :

1.正确掌握压注速率,避免卷入气体。

2.型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量

3.改善模具的排气能力

4.改进模具喷涂质量,正确选用及处理冷却环.块的置放

5.改进压注参数设置,改进模具设计

三 缩松

缺陷特征:铝铸件缩松一般产生在内浇道附近与冒口根部厚大部位、轮辋壁与辐条的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色,浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝网状缩松可通过X光、荧光低倍;断口等检查方法发现。

产生原因:

1.冒口补缩作用差

2.炉料含气量太多

3.内浇道附近过热

4.砂型水分过多,砂芯未烘干

5.模具涂料喷涂不当

6.铸件在铸型中的冲型时间不当

7.浇注温度过高,浇注速度太快

防止方法:

1.从冒口补压金属液,改进浇口设计

2.炉料应清洁无腐蚀

3.辐条缩松处设置糙口,安放冷却环块或与糙口联用

4.控制型砂水分,和砂芯干燥

5.采取涂料喷涂的措施

6.改变铸件在铸型中的冲型时间,

7. 降低压注温度和压注速度

四 裂纹

缺陷特征:

1.铸造裂纹:沿晶界发展,常伴有偏折,是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的产品铸件容易出现

2.热处理裂纹:常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在其他冶金缺陷时产生

产生原因:

1.模具结构设计不合理,有尖角,壁的厚薄变化过于悬殊

2.砂型(芯)退让性不良

3.模具局部过热

4.金属液体温度过高

5.自模具中取出铸件过早

6.热处理过热冷却速度过激

7.冲型时冷却模具局部温度设置不当

防止方法:

1.改进模具结构设计,避免尖角,壁厚力求均匀,圆滑过渡

2.采取增大砂型(芯)退让性的措施

3.保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固,改进压注系统设计

4.适当降低浇注温度

5.控制铸型冷却出型时间

6.铸件放置时采用缓慢冷却

7.正确控制金属液体温度,降低冷却速度 查看全部
一 氧化夹渣

缺陷特征:氧化夹渣多分布在铸件的上表面,在模具不通气的转角部位。断口多呈灰白色或黄色,去经x光透视或在机械加工时发现,也可在碱洗、酸洗;阳极化或使用金属探伤剂时发现。

产生原因:

1.炉料不清洁,回炉料使用量过多

2.浇注系统设计不良,,冲型时设置不当

3.合金液中的熔渣未清除干净

4.浇注操作不当,带入夹渣

5.精炼变质处理后静置时间不够

防止方法:

1.炉料应经过吹砂,回炉料的使用量适当降低

2.改进浇注系统设计,提高其挡渣能力

3.采用适当的熔剂去渣

4.浇注时应当平稳放置过滤网,并应注意清渣

5.精炼后浇注前合金液应静置一定时间

二 气孔 缩孔

缺陷特征:汽轮铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形,具有光滑的表面,一般是发亮的氧化皮,有时呈油黄色。表面气孔、气泡可通过抛光发现,内部气孔缩孔可通过X光透视或机械加工发现气孔 气泡在X光底片上呈黑色。

产生原因:

1.压注冲型不平稳,卷入气体

2.型(芯)砂中过混入有机杂质(如煤屑、草根 马粪等)

3.铸型《模具》排气不良

4.模具涂料喷涂不良,冷却环.块设置不当

5.低压浇注系统设计设置不良

防止方法 :

1.正确掌握压注速率,避免卷入气体。

2.型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量

3.改善模具的排气能力

4.改进模具喷涂质量,正确选用及处理冷却环.块的置放

5.改进压注参数设置,改进模具设计

三 缩松

缺陷特征:铝铸件缩松一般产生在内浇道附近与冒口根部厚大部位、轮辋壁与辐条的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。在铸态时断口为灰色,浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝网状缩松可通过X光、荧光低倍;断口等检查方法发现。

产生原因:

1.冒口补缩作用差

2.炉料含气量太多

3.内浇道附近过热

4.砂型水分过多,砂芯未烘干

5.模具涂料喷涂不当

6.铸件在铸型中的冲型时间不当

7.浇注温度过高,浇注速度太快

防止方法:

1.从冒口补压金属液,改进浇口设计

2.炉料应清洁无腐蚀

3.辐条缩松处设置糙口,安放冷却环块或与糙口联用

4.控制型砂水分,和砂芯干燥

5.采取涂料喷涂的措施

6.改变铸件在铸型中的冲型时间,

7. 降低压注温度和压注速度

四 裂纹

缺陷特征:

1.铸造裂纹:沿晶界发展,常伴有偏折,是一种在较高温度下形成的裂纹在体积收缩较大的合金和形状较复杂的产品铸件容易出现

2.热处理裂纹:常呈穿晶裂纹。常在产生应力和热膨张系数较大的合金冷却过剧。或存在其他冶金缺陷时产生

产生原因:

1.模具结构设计不合理,有尖角,壁的厚薄变化过于悬殊

2.砂型(芯)退让性不良

3.模具局部过热

4.金属液体温度过高

5.自模具中取出铸件过早

6.热处理过热冷却速度过激

7.冲型时冷却模具局部温度设置不当

防止方法:

1.改进模具结构设计,避免尖角,壁厚力求均匀,圆滑过渡

2.采取增大砂型(芯)退让性的措施

3.保证铸件各部分同时凝固或顺序凝固,改进压注系统设计

4.适当降低浇注温度

5.控制铸型冷却出型时间

6.铸件放置时采用缓慢冷却

7.正确控制金属液体温度,降低冷却速度
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压铸常见问题之流痕

机械自动化类 爱因斯坦 2017-01-20 10:25 发表了文章 来自相关话题

表现特征:铸件表面上有与金属液流动方向一致的条纹,有明显可见的与金属基体不一样,无方向的纹路,无发展趋势。




产生原因:

1、首先进入型腔的金属液形成一个极薄而又不完全的金属层后,被随后而来的金属液所弥补而产生的接痕。

2、模温过低。

3、内浇道截面积过小及位置不当而产生喷溅。

4、作用于金属液上的压力不足。

改进措施:

1、提高模温。

2、调整内浇道截面积及位置。

3、调整内浇道速度及压力。

4、适当的选用涂料及调整用量。
 
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现在很多企业都是人情化管理,这样会对企业造成影响,大家怎么看待这个问题! 查看全部
表现特征:铸件表面上有与金属液流动方向一致的条纹,有明显可见的与金属基体不一样,无方向的纹路,无发展趋势。
QQ图片20170120102306.jpg

产生原因:

1、首先进入型腔的金属液形成一个极薄而又不完全的金属层后,被随后而来的金属液所弥补而产生的接痕。

2、模温过低。

3、内浇道截面积过小及位置不当而产生喷溅。

4、作用于金属液上的压力不足。

改进措施:

1、提高模温。

2、调整内浇道截面积及位置。

3、调整内浇道速度及压力。

4、适当的选用涂料及调整用量。
 
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压铸常见问题之气孔

机械自动化类 爱因斯坦 2017-01-20 10:21 发表了文章 来自相关话题

一、定义

金属液在凝固过程中,陷入其中的气体在铸件中形成的圆形、椭圆形、腰圆形或梨形的空洞称之为气孔。生产中气孔的别名有气眼、空气孔、砂孔、针孔等。

二、表现形式

气孔可以出现在铸件的不同部位,而合金压铸出来的毛坯一般分为三层结构(如下图所示)





合金的分层结构

第一层为表皮层,该层为压铸出来的结壳块,一般不是很光亮,需要把该层抛光掉才能看到光泽。

第二层为致密层,该层晶粒比较密集,一般不太容易出现气孔,厚度受压铸工艺的影响。 第三层为内部层,该层晶粒比较疏松,有较多的气孔出现,一般情况下难以避免。

不同部位出现的气孔表现形式如下:

1)表面气孔:多个或成簇的小孔或小凹陷坑,分布于铸件表面。

2)皮下气孔:存在于致密层中的少量气孔呈不规则分布。

3)内部气孔:在铸件内部,特别是在壁厚部位。
 
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一、定义

金属液在凝固过程中,陷入其中的气体在铸件中形成的圆形、椭圆形、腰圆形或梨形的空洞称之为气孔。生产中气孔的别名有气眼、空气孔、砂孔、针孔等。

二、表现形式

气孔可以出现在铸件的不同部位,而合金压铸出来的毛坯一般分为三层结构(如下图所示)

QQ图片20170120101907.jpg

合金的分层结构

第一层为表皮层,该层为压铸出来的结壳块,一般不是很光亮,需要把该层抛光掉才能看到光泽。

第二层为致密层,该层晶粒比较密集,一般不太容易出现气孔,厚度受压铸工艺的影响。 第三层为内部层,该层晶粒比较疏松,有较多的气孔出现,一般情况下难以避免。

不同部位出现的气孔表现形式如下:

1)表面气孔:多个或成簇的小孔或小凹陷坑,分布于铸件表面。

2)皮下气孔:存在于致密层中的少量气孔呈不规则分布。

3)内部气孔:在铸件内部,特别是在壁厚部位。
 
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压铸常见问题之裂纹

机械自动化类 爱因斯坦 2017-01-20 10:18 发表了文章 来自相关话题

表现特征:金属基体的破坏与裂开呈直线或波浪线形,纹路狭小而长,在外力作用时有发展趋势。





产生原因:

锌合金铸件裂纹

1、质铅、锡、铁和镉的量超过了规定范围

2、铸模具中取出过迟

3、型芯的抽出或顶出受力不均

4、铸件壁厚的厚薄相连处变化太大

5、熔炼温度过高

铝合金金铸件的裂纹

1、中铁含量过高或硅含量过低

2、合金中有害杂质的含量过高,降低了合金的可塑性

3、铝硅合金,铝硅铜合金含锌或含铜量过高;铝镁合金中含镁量过多

4、模具,特别是型芯温度太低

5、铸件壁厚变化剧烈

6、留模时间过长

7、顶出时受力不均

改进措施:

锌合金裂纹

1、合金材料的配比,杂质含量不能超过起点要求

2、调整好开模时间

3、要使铸件受顶出力均匀

4、改变壁厚不均匀性

铝合金裂纹

1、正确控制合金成分,在某些情况下,可在合金中加纯铝锭以降低合金中含镁量;或在合金中加铝硅中间合金以提高硅的含量。

2、提高模具温度

3、改善铸件结构

4、高速抽芯机械或使顶杆受力均匀
 
 
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表现特征:金属基体的破坏与裂开呈直线或波浪线形,纹路狭小而长,在外力作用时有发展趋势。

QQ图片20170120101623.jpg

产生原因:

锌合金铸件裂纹

1、质铅、锡、铁和镉的量超过了规定范围

2、铸模具中取出过迟

3、型芯的抽出或顶出受力不均

4、铸件壁厚的厚薄相连处变化太大

5、熔炼温度过高

铝合金金铸件的裂纹

1、中铁含量过高或硅含量过低

2、合金中有害杂质的含量过高,降低了合金的可塑性

3、铝硅合金,铝硅铜合金含锌或含铜量过高;铝镁合金中含镁量过多

4、模具,特别是型芯温度太低

5、铸件壁厚变化剧烈

6、留模时间过长

7、顶出时受力不均

改进措施:

锌合金裂纹

1、合金材料的配比,杂质含量不能超过起点要求

2、调整好开模时间

3、要使铸件受顶出力均匀

4、改变壁厚不均匀性

铝合金裂纹

1、正确控制合金成分,在某些情况下,可在合金中加纯铝锭以降低合金中含镁量;或在合金中加铝硅中间合金以提高硅的含量。

2、提高模具温度

3、改善铸件结构

4、高速抽芯机械或使顶杆受力均匀
 
 
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压铸常见问题之冷隔

智能制造类 爱因斯坦 2017-01-20 10:01 发表了文章 来自相关话题

表现特征:压铸件表面有明显的、不规则的、下陷的线性形纹路(有穿透与不穿透两种)形状细小而狭长,有的交接边缘光滑,有断开的可能。





产生原因:

1、两股金属流相互对接,但未完全熔合而又无夹杂存在其间,两股金属的结合力很薄弱。

2、浇注温度或模具温度偏低。

3、选择合金不当,流动性差。

4、浇道位置不对或流路过长。

5、填充速度低。

6、压射比压低。

改进措施:

1、适当提高浇注温度。

2、提高压射比压,缩短填充时间。

3、提高压射速度的同时加大内浇道截面积。

4、改善排气条件。

5、正确选用合金,提高合金的流动性。 查看全部
表现特征:压铸件表面有明显的、不规则的、下陷的线性形纹路(有穿透与不穿透两种)形状细小而狭长,有的交接边缘光滑,有断开的可能。

QQ图片20170120095930.jpg

产生原因:

1、两股金属流相互对接,但未完全熔合而又无夹杂存在其间,两股金属的结合力很薄弱。

2、浇注温度或模具温度偏低。

3、选择合金不当,流动性差。

4、浇道位置不对或流路过长。

5、填充速度低。

6、压射比压低。

改进措施:

1、适当提高浇注温度。

2、提高压射比压,缩短填充时间。

3、提高压射速度的同时加大内浇道截面积。

4、改善排气条件。

5、正确选用合金,提高合金的流动性。
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复杂铸件的快速制造方法

智能制造类 星旭自动化 2016-11-14 23:37 发表了文章 来自相关话题

中国是铸造的大国,但不是铸造强国,许多中小企业长期依靠生产附加值低的简单铸件,而对技术难度较高的复杂铸件望而生畏。因为对于复杂铸件,特别是对于一些形状复杂且小批量生产的薄壁铸件,铸造一直是个难题。更何况现在客户对短周期及低成本要求很高,传统的工艺很难胜任。

快速成形(RP)的出现和发展为解决上述问题提供了一条极具前景的新路,因此我们应好好运用这一先进技术为铸造业服务。快速成形技术(RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术。它采用软件离散化和材料堆积的原理,将所设计物体的CAD模型转化为实物样件。由于RP技术采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理,因此能够处理任意复杂的构件,而且构件越是复杂越能体现它的优越性。

但由快速成形设备生产的制件只是原型或模型而不是铸件,运用这些原型或模型来生产铸件可以选择多种工艺路线,而如何选择最佳的工艺路线则需要相应的专业知识。华中科技大学快速成形中心于1991年开始快速成形技术的研究,是中国最早开展该项技术研究的单位之一,并取得了丰硕的成果,成功推出了多种快速成形系统,经用户使用,产生了显著的经济效益和社会效益。近年来对快速成形在各行业中的运用,特别是对复杂铸件的快速制造开展了大量的研究,积累了丰富的经验。在此我们将这些研究成果介绍给读者。

母模制造方法的选择与比较

目前,国内外研究了多种快速成形方法,比较成熟实用的主要有LOM、SLA、SLS、FDM、3DP,这些技术各有优缺点,其具体原理和特点如下:

一、立体光刻(SLA)

SLA是利用紫外激光扫描光敏树脂、光敏树脂在激光的作用下固化逐层堆集而成。用SLA原型可代替铸造中的木模和熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度快,精度高。由于SLA所用树脂为热固性光敏树脂,加热不能熔失,只能烧失,所以熔模铸造时对焙烧工艺要求较高,原型件最好做成镂空结构。SLA原型对水较敏感,长时间在潮湿环境中易吸潮变形,所以要注意防潮。SLA的设备及运行成本较高,适合于制造薄壁精细轮廓精密铸件的模型。

二、分层实体制造(LOM)

LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材,这样逐层堆集而成的三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低,运行成本也低。原型经处理后强度好,精度高,不变形,在铸造中可代替复杂的木模,特别适合于中小型铸造厂单件或小批量生产。

三、选择性激光烧结(SLS)

其原理是:激光束在计算机的控制下,对粉末进行扫描,扫描部分粉末熔化粘结而成的实体。SLS技术的最大特点是成形材料广泛,塑料、陶瓷、金属、蜡粉、腹膜砂及它们的复合材料都可作为SLS的成形材料,制备相应的功能件、金属件、蜡模及砂型(芯),所以适用性强。SLS制作蜡模进行熔模铸造是目前在国内运用最为广泛的方法,不仅成本相对较低,而且精度高,表面质量好,无需支撑,可制作形状极其复杂的蜡模生产复杂铸件。

四、熔丝沉积(FDM)

熔丝沉积将材料液化后经过喷嘴逐层沉积成制件,成形材料包括塑料丝、蜡丝等,因此制备塑料原型件和蜡模。该工艺中没有价格昂贵的激光器,所以设备价格低,且由于材料被完全熔化,制件强度高。但成形速度慢,制件精度差,表面质量差,且喷丝头的喷嘴易产生流延和堵塞。

五、三维打印(3DP)

三维打印工作原理类似于喷墨打印机。该技术的材料包括陶瓷、金属/有机复合材料等。该技术成本较低,成形速度快,精度高,但制件表面粗糙,强度不高,且打印喷头容易堵塞。在铸造中适合于原型的验证制作蜡模或制造石膏型。



                                  快速制造与铸造方法的选择


1、熔模铸造

SLS快速成形所得到的蜡模可直接用于熔模铸造得到金属件。这种快速成形工艺无需制造压型,大大缩短了毛坯的生产周期,并可实现小批量生产。

SLS制作蜡模不仅速度快,价格相对便宜,表面质量高,而且所用蜡料性质与一般铸造中的高温蜡料或中蜡料相似,只要对熔模铸造中现行的焙烧工艺稍微改变就可实现SLS蜡料的焙烧脱出。SLS蜡模在熔模铸造中的运用十分广泛,既可铸造小型精密铸件,也可制作大型复杂铸件,特别是可以与常规低熔点蜡模组焊成复合蜡模,即用普通蜡料压型制作铸件的简单部分,而用SLS制作复杂部分,大幅提高生产效率,降低蜡模制作成本。

用SLA法制作的树脂件也可用于熔模铸造,SLA树脂件强度高,表面质量好,所以可用于铸造非常精细的小型铸件。但由于焙烧工艺复杂,并要求采用易烧失的SLA专用树脂,原型件的制造成本也高,所以目前在国内运用还不如SLS法广泛。FDM也可挤出蜡料,只是FDM的成形速度慢,表质质量不高,所以这方面的应用也不多。

熔模精密铸造是实现铸件批量生产的有效方法之一。在传统的熔模铸造过程中,最困难的环节是快速制造制作熔模压型,对于形状复杂的大型件更为突出,通常是根据铸件的形状及尺寸进行设计,经金属切削加工制成,周期长并且成本高。采用快速成形技术制造母模,通过快速软模或快速过渡模等得到熔模铸造的压型。然后用此压型注射蜡模,再用此蜡模经传统的失蜡铸造工艺制作金属铸件,不仅工艺简单而且成本低。其制作工艺可以分为:

(1) 用快速成形制作母模再翻制成硅橡胶软模、金属冷喷模、石膏型、陶瓷型和经过中间转换的合金模、电铸模、环氧树脂模等阴模当压型,压制蜡模;

(2) 用快速成形直接制造压型,如华中科技大学开发的高分子/金属复合材料,用选择性激光烧结成形,制件经表面处理后可以直接作为熔模压型,从而大大简化了小批量生产铸件的步骤。

2、石膏型及陶瓷型精密铸造

石膏型及陶瓷型铸造具有高精度及低表面粗糙度值的优点。利用快速成形获得铸造陶瓷型或石膏型有多种途径:(1) 利用LOM、SLA、SLS、3DP制作的原型当母模,直接翻制成陶瓷型或石膏型,对于形状复杂不易拔模的制件可以先转制成硅橡胶型。这种方法的特点是成本低,且可实现小批量生产,但这种方法不适用形状复杂、不能拔模的制件;(2) 类似于熔模铸造的方法,用SLS、SLA、3DP或FDM制作蜡模,再熔失或烧失。

3、砂型铸造

传统的砂型铸造一般要先制木模,而木模制造靠人工的方法往往在技术、生产周期、精度及材质方面难于完全满足要求。用快速成形得到的LOM模型可以代替木模直接用于铸造生产。由于经过了特殊的处理,纸质模坚如硬木,表面光滑有利于砂型铸造。它在200℃以下工作,可以翻制50~200件砂型。其优点是成本低,制造速度快,无需高水平木模工和相应的木工机械就能在很短时间内制作高精度模样,对于形状复杂的大、中型铸件,其优点尤为突出。如发动机机体、缸盖、进(排)气管和底盘变速器离合器壳体等都可以用这种方法制造。纸质模或树脂模取代木模使得金属模胚的制造周期和成本大大降低,而且精度的提高可以减少机械加工余量和加工费用。

用SLS烧结覆膜砂可直接成形砂型(芯)用于铸造,这种方法经济快速,尤其对于内腔流道特别复杂的铸件有其它方法无法比拟的优势。
 
 
来源:1号机器人

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中国是铸造的大国,但不是铸造强国,许多中小企业长期依靠生产附加值低的简单铸件,而对技术难度较高的复杂铸件望而生畏。因为对于复杂铸件,特别是对于一些形状复杂且小批量生产的薄壁铸件,铸造一直是个难题。更何况现在客户对短周期及低成本要求很高,传统的工艺很难胜任。

快速成形(RP)的出现和发展为解决上述问题提供了一条极具前景的新路,因此我们应好好运用这一先进技术为铸造业服务。快速成形技术(RP)是一种集计算机辅助设计、精密机械、数控激光技术和材料学为一体的新兴技术。它采用软件离散化和材料堆积的原理,将所设计物体的CAD模型转化为实物样件。由于RP技术采用将三维形体转化为二维平面分层制造的原理,因此能够处理任意复杂的构件,而且构件越是复杂越能体现它的优越性。

但由快速成形设备生产的制件只是原型或模型而不是铸件,运用这些原型或模型来生产铸件可以选择多种工艺路线,而如何选择最佳的工艺路线则需要相应的专业知识。华中科技大学快速成形中心于1991年开始快速成形技术的研究,是中国最早开展该项技术研究的单位之一,并取得了丰硕的成果,成功推出了多种快速成形系统,经用户使用,产生了显著的经济效益和社会效益。近年来对快速成形在各行业中的运用,特别是对复杂铸件的快速制造开展了大量的研究,积累了丰富的经验。在此我们将这些研究成果介绍给读者。

母模制造方法的选择与比较

目前,国内外研究了多种快速成形方法,比较成熟实用的主要有LOM、SLA、SLS、FDM、3DP,这些技术各有优缺点,其具体原理和特点如下:

一、立体光刻(SLA)

SLA是利用紫外激光扫描光敏树脂、光敏树脂在激光的作用下固化逐层堆集而成。用SLA原型可代替铸造中的木模和熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度快,精度高。由于SLA所用树脂为热固性光敏树脂,加热不能熔失,只能烧失,所以熔模铸造时对焙烧工艺要求较高,原型件最好做成镂空结构。SLA原型对水较敏感,长时间在潮湿环境中易吸潮变形,所以要注意防潮。SLA的设备及运行成本较高,适合于制造薄壁精细轮廓精密铸件的模型。

二、分层实体制造(LOM)

LOM工艺是根据零件分层得到的轮廓信息用激光切割薄材,这样逐层堆集而成的三维实体。LOM主要特点是设备和材料价格较低,运行成本也低。原型经处理后强度好,精度高,不变形,在铸造中可代替复杂的木模,特别适合于中小型铸造厂单件或小批量生产。

三、选择性激光烧结(SLS)

其原理是:激光束在计算机的控制下,对粉末进行扫描,扫描部分粉末熔化粘结而成的实体。SLS技术的最大特点是成形材料广泛,塑料、陶瓷、金属、蜡粉、腹膜砂及它们的复合材料都可作为SLS的成形材料,制备相应的功能件、金属件、蜡模及砂型(芯),所以适用性强。SLS制作蜡模进行熔模铸造是目前在国内运用最为广泛的方法,不仅成本相对较低,而且精度高,表面质量好,无需支撑,可制作形状极其复杂的蜡模生产复杂铸件。

四、熔丝沉积(FDM)

熔丝沉积将材料液化后经过喷嘴逐层沉积成制件,成形材料包括塑料丝、蜡丝等,因此制备塑料原型件和蜡模。该工艺中没有价格昂贵的激光器,所以设备价格低,且由于材料被完全熔化,制件强度高。但成形速度慢,制件精度差,表面质量差,且喷丝头的喷嘴易产生流延和堵塞。

五、三维打印(3DP)

三维打印工作原理类似于喷墨打印机。该技术的材料包括陶瓷、金属/有机复合材料等。该技术成本较低,成形速度快,精度高,但制件表面粗糙,强度不高,且打印喷头容易堵塞。在铸造中适合于原型的验证制作蜡模或制造石膏型。



                                  快速制造与铸造方法的选择


1、熔模铸造


SLS快速成形所得到的蜡模可直接用于熔模铸造得到金属件。这种快速成形工艺无需制造压型,大大缩短了毛坯的生产周期,并可实现小批量生产。

SLS制作蜡模不仅速度快,价格相对便宜,表面质量高,而且所用蜡料性质与一般铸造中的高温蜡料或中蜡料相似,只要对熔模铸造中现行的焙烧工艺稍微改变就可实现SLS蜡料的焙烧脱出。SLS蜡模在熔模铸造中的运用十分广泛,既可铸造小型精密铸件,也可制作大型复杂铸件,特别是可以与常规低熔点蜡模组焊成复合蜡模,即用普通蜡料压型制作铸件的简单部分,而用SLS制作复杂部分,大幅提高生产效率,降低蜡模制作成本。

用SLA法制作的树脂件也可用于熔模铸造,SLA树脂件强度高,表面质量好,所以可用于铸造非常精细的小型铸件。但由于焙烧工艺复杂,并要求采用易烧失的SLA专用树脂,原型件的制造成本也高,所以目前在国内运用还不如SLS法广泛。FDM也可挤出蜡料,只是FDM的成形速度慢,表质质量不高,所以这方面的应用也不多。

熔模精密铸造是实现铸件批量生产的有效方法之一。在传统的熔模铸造过程中,最困难的环节是快速制造制作熔模压型,对于形状复杂的大型件更为突出,通常是根据铸件的形状及尺寸进行设计,经金属切削加工制成,周期长并且成本高。采用快速成形技术制造母模,通过快速软模或快速过渡模等得到熔模铸造的压型。然后用此压型注射蜡模,再用此蜡模经传统的失蜡铸造工艺制作金属铸件,不仅工艺简单而且成本低。其制作工艺可以分为:

(1) 用快速成形制作母模再翻制成硅橡胶软模、金属冷喷模、石膏型、陶瓷型和经过中间转换的合金模、电铸模、环氧树脂模等阴模当压型,压制蜡模;

(2) 用快速成形直接制造压型,如华中科技大学开发的高分子/金属复合材料,用选择性激光烧结成形,制件经表面处理后可以直接作为熔模压型,从而大大简化了小批量生产铸件的步骤。

2、石膏型及陶瓷型精密铸造

石膏型及陶瓷型铸造具有高精度及低表面粗糙度值的优点。利用快速成形获得铸造陶瓷型或石膏型有多种途径:(1) 利用LOM、SLA、SLS、3DP制作的原型当母模,直接翻制成陶瓷型或石膏型,对于形状复杂不易拔模的制件可以先转制成硅橡胶型。这种方法的特点是成本低,且可实现小批量生产,但这种方法不适用形状复杂、不能拔模的制件;(2) 类似于熔模铸造的方法,用SLS、SLA、3DP或FDM制作蜡模,再熔失或烧失。

3、砂型铸造

传统的砂型铸造一般要先制木模,而木模制造靠人工的方法往往在技术、生产周期、精度及材质方面难于完全满足要求。用快速成形得到的LOM模型可以代替木模直接用于铸造生产。由于经过了特殊的处理,纸质模坚如硬木,表面光滑有利于砂型铸造。它在200℃以下工作,可以翻制50~200件砂型。其优点是成本低,制造速度快,无需高水平木模工和相应的木工机械就能在很短时间内制作高精度模样,对于形状复杂的大、中型铸件,其优点尤为突出。如发动机机体、缸盖、进(排)气管和底盘变速器离合器壳体等都可以用这种方法制造。纸质模或树脂模取代木模使得金属模胚的制造周期和成本大大降低,而且精度的提高可以减少机械加工余量和加工费用。

用SLS烧结覆膜砂可直接成形砂型(芯)用于铸造,这种方法经济快速,尤其对于内腔流道特别复杂的铸件有其它方法无法比拟的优势。
 
 
来源:1号机器人

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模內自动剪切浇口技术应用案例

设备硬件类 瓜果飘香 2016-06-21 14:31 发表了文章 来自相关话题

一、背景介绍
1. 开发背景  
客户后饰板在开发过程中,要求此模具将两个侧浇口均开在产品咬花面上,量产后手动剪浇口总达不到客户满意程度。




2. 现有技术分析
在研发模内热切技术之前,我们曾分析AGC技术、ECS技术和AutoDegate技术。
1)AGC技术虽然结构对本产品可行,但不适用于本产品所用的原料;
2)ECS技术要求成型机具有预顶出功能,并且切口设置在侧壁,对本产品结构不适用;
3)AutoDegate技术也同样切口设置在侧壁,对本产品结构不适用。
AGC技术分析




技术要点:射胶时依靠射胶压力压缩弹簧,挤开空间作为浇口,射胶结束后,依靠弹簧压力切刀回弹切断进胶点。
主要缺点:压力损失大;射胶压力与切断力平衡点难掌握;对原料有选择性,仅对PP/PE料切断效果较好;容易产生毛边。
ECS技术分析




技术要点:模具有两块顶出板,切刀单独使用一块顶出板;射胶时,切刀后退形成浇口;保压结束后,成型机预顶出系统推动切刀切断浇口。
主要缺点:模具结构复杂;需成型机具有预顶出功能;对侧边为外观面产品不能使用;刀口钝化后,切面效果变差。
AutoDegate技术分析:
技术要点:切刀加工在入子上,入子不动,依靠顶出力将浇口切断。




主要缺点:容易产生料屑;刀口钝化后切断效果变差;仅适用于侧浇口,对侧边为外观面产品不能使用;因为入子强度限制,容易断裂。

二、方案设计
1. 切刀设计  
1)在搭接浇口正下方设计切断系统;
2)切刀后退形成浇口,切刀前进压断浇口;
3)切刀端面可随产品表面形状任意变化,不设计刃口。








2. 入子动力选择
使用顶板系统驱动切刀,不仅需要成型机预顶出系统配合,故也可选用微型油缸作为驱动动力,既可以根据出力需求选择不同缸径油缸,又可以实现点对点的驱动。




3. 模内压力测量
为了能准确选择合适的液压缸,我们在模腔内安装压力传感器测量整个成型过程最大压力值。经实际测量:Pmax=535Bar





三、方案实施
1. 最佳切断时机
分析整个成型过程,在压缩阶段结束后,成型机已完成全部充填,后面的保压阶段作用仅仅是保持压力,防止塑料回流,此时切断即可保证切断效果,又可省去部分保压时间。




2. 实物照片 




3. 外观对比




4. 技术特点
本技术突出特点:真正实现无刃口切浇口技术。在动作油压缸等出现问题时,关闭液压控制系统,浇口自然变为搭接浇口,可继续生产,应对紧急需求。

四、技术要点
细节1:关键尺寸1
经多次验证:切刀面距母模面预留0.05mm间隙,可避免在切断过程中切刀撞击母模表面,且可以完全分离流道与产品。




细节2:关键尺寸2
经多次验证:产品与流道之间预留0.50mm平面与切刀平面形成靠破,可保证产品/流道自动分离且不产生毛边,还能保证母模侧有足够的强度。




细节3﹕关键尺寸3




经过DOE验证,切刀朝向流道方向加工30°斜面,可以在挤压过程中将大部分多余塑料排挤到流道内,减小挤压阻力。
细节4:端面形状




最初设计切刀端面形状为矩形,在实际生产中发现楞角处磨损较快,易出现毛边,设计为半圆形端面或矩形加导角端面效果较好。

五、推广应用
浇口外观:




六、深入研究
压缩成型技术在要求低残余应力的制品如光学产品的成型中具有无可比拟的优势,但其对成型机功能的要求和模具设计的要求,目前很多成型机无法实现压缩成型,且目前的压缩成型技术不能对具有特殊要求的产品实现局部压缩成型。




利用模内热切浇口可以实现点对点压缩的特性,并结合传统压缩成型技术,开发出局部压缩成型技术,此技术的应用,可以完全摆脱成型机功能的束缚,并可对有特殊要求的产品实现局部压缩成型。
同时使用在顶针进浇的场合:




 
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一、背景介绍
1. 开发背景  
客户后饰板在开发过程中,要求此模具将两个侧浇口均开在产品咬花面上,量产后手动剪浇口总达不到客户满意程度。
模內自动剪切浇口技术应用案例.webp_.jpg

2. 现有技术分析
在研发模内热切技术之前,我们曾分析AGC技术、ECS技术和AutoDegate技术。
1)AGC技术虽然结构对本产品可行,但不适用于本产品所用的原料;
2)ECS技术要求成型机具有预顶出功能,并且切口设置在侧壁,对本产品结构不适用;
3)AutoDegate技术也同样切口设置在侧壁,对本产品结构不适用。
AGC技术分析
模內自动剪切浇口技术应用案例2.webp_.jpg

技术要点:射胶时依靠射胶压力压缩弹簧,挤开空间作为浇口,射胶结束后,依靠弹簧压力切刀回弹切断进胶点。
主要缺点:压力损失大;射胶压力与切断力平衡点难掌握;对原料有选择性,仅对PP/PE料切断效果较好;容易产生毛边。
ECS技术分析
模內自动剪切浇口技术应用案例4.webp_.jpg

技术要点:模具有两块顶出板,切刀单独使用一块顶出板;射胶时,切刀后退形成浇口;保压结束后,成型机预顶出系统推动切刀切断浇口。
主要缺点:模具结构复杂;需成型机具有预顶出功能;对侧边为外观面产品不能使用;刀口钝化后,切面效果变差。
AutoDegate技术分析:
技术要点:切刀加工在入子上,入子不动,依靠顶出力将浇口切断。
模內自动剪切浇口技术应用案例6.webp_.jpg

主要缺点:容易产生料屑;刀口钝化后切断效果变差;仅适用于侧浇口,对侧边为外观面产品不能使用;因为入子强度限制,容易断裂。

二、方案设计
1. 切刀设计  
1)在搭接浇口正下方设计切断系统;
2)切刀后退形成浇口,切刀前进压断浇口;
3)切刀端面可随产品表面形状任意变化,不设计刃口。
模內自动剪切浇口技术应用案例8.webp_.jpg

模內自动剪切浇口技术应用案例9.webp_.jpg

2. 入子动力选择
使用顶板系统驱动切刀,不仅需要成型机预顶出系统配合,故也可选用微型油缸作为驱动动力,既可以根据出力需求选择不同缸径油缸,又可以实现点对点的驱动。
模內自动剪切浇口技术应用案例10.webp_.jpg

3. 模内压力测量
为了能准确选择合适的液压缸,我们在模腔内安装压力传感器测量整个成型过程最大压力值。经实际测量:Pmax=535Bar
模內自动剪切浇口技术应用案例11.webp_.jpg


三、方案实施
1. 最佳切断时机
分析整个成型过程,在压缩阶段结束后,成型机已完成全部充填,后面的保压阶段作用仅仅是保持压力,防止塑料回流,此时切断即可保证切断效果,又可省去部分保压时间。
模內自动剪切浇口技术应用案例111.webp_.jpg

2. 实物照片 
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3. 外观对比
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4. 技术特点
本技术突出特点:真正实现无刃口切浇口技术。在动作油压缸等出现问题时,关闭液压控制系统,浇口自然变为搭接浇口,可继续生产,应对紧急需求。

四、技术要点
细节1:关键尺寸1
经多次验证:切刀面距母模面预留0.05mm间隙,可避免在切断过程中切刀撞击母模表面,且可以完全分离流道与产品。
640.webp_.jpg

细节2:关键尺寸2
经多次验证:产品与流道之间预留0.50mm平面与切刀平面形成靠破,可保证产品/流道自动分离且不产生毛边,还能保证母模侧有足够的强度。
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细节3﹕关键尺寸3
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经过DOE验证,切刀朝向流道方向加工30°斜面,可以在挤压过程中将大部分多余塑料排挤到流道内,减小挤压阻力。
细节4:端面形状
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最初设计切刀端面形状为矩形,在实际生产中发现楞角处磨损较快,易出现毛边,设计为半圆形端面或矩形加导角端面效果较好。

五、推广应用
浇口外观:
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六、深入研究
压缩成型技术在要求低残余应力的制品如光学产品的成型中具有无可比拟的优势,但其对成型机功能的要求和模具设计的要求,目前很多成型机无法实现压缩成型,且目前的压缩成型技术不能对具有特殊要求的产品实现局部压缩成型。
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利用模内热切浇口可以实现点对点压缩的特性,并结合传统压缩成型技术,开发出局部压缩成型技术,此技术的应用,可以完全摆脱成型机功能的束缚,并可对有特殊要求的产品实现局部压缩成型。
同时使用在顶针进浇的场合:
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来源:网络