1.比压选择
比压是作用在单位砂型表面的压力(MPa),是重要工艺参数。选用高比压,增加砂型的紧实度和硬度,可获得高精度的铸件;比压过低,则铸型紧实度低而且不均匀,会引起铸件质量降低,甚至无法实现正常造型。但过高的比压并不能使铸型紧实度和硬度继续增加,却会使铸型透气性降低、落砂性变坏,引起砂型和工装反弹性变形量(回弹量)增高,有起模真空和型内发气压力增大现象,同时,比压过高,要求机器和工装强度、刚度高。
比压对铸型硬度和铸件尺寸精度的影响如图1-19所示,平均紧实度和砂型硬度对型壁移动量的影响如图1-20所示。
图1-19 比压对铸型硬度和铸件尺寸精度的影响
1—膨润土加入量3% 2—膨润土加入量5% 3—膨润土加入量10%
图1-20 平均紧实度和铸型硬度对型壁移动量的影响
选择比压应考虑的因素:
1)砂箱尺寸。砂箱越高大,浇注压头就高,比压选择应越高,以获得较高而且均匀的砂型紧实度和硬度。
2)铸造合金种类。由图1-20得知,铸钢、铸铁和铜合金要求较高的砂型硬度,要选用较高的比压;铸造铝、镁等轻合金比压可选低些。
3)铸件结构。铸件模样高、复杂、吃砂量小等,都应选用较高比压,以免模样侧面部位砂型硬度过低。
4)型砂性能。砂中粘土含量低,应选择较高比压;型砂透气性差,不能选用过高比压。
5)压头形状。应用成型压头,采用微震,比压可低些。
6)造型设备的能力。若设备能力低,刚性差,则不能选择过高的比压。
总之,应根据具体情况选择适当的比压。造型机压实缸设有油压调节器,用来调整压力和比压。目前高压造型机设计比压多在0.7~1.5MPa范围内,大多趋向采用较低的比压。
2.紧砂方式的选择
近代高压造型机一般都带有微震机构。采用微震可明显地增强紧实度,相当于增加了30%~50%,甚至75%的压实力。图1-21所示为附加微震时紧实度的试验结果。可看出:微震同时压实,紧实效果最好。从图1-22所示可看出不同压实方法对铸型硬度的影响。
图1-21 不同砂型高度在不同紧砂方式下的紧砂效果
注:1.试验配方:硅砂100%,膨润土6%,淀粉1%,煤粉1%,水4%的型砂。
2.比压为0.49MPa,使用砂箱高度分别为100mm、250mm、300mm,机械填砂。
图1-22 不同压实方法的硬度分布
a)上压法 b)下压法 c)上压与下压分别进行 d)双面压实法
注:试验条件:比压0.794MPa,砂型尺寸:φ250mm,高150mm。平压头,无模样。
3.起模真空现象及其防止(www.xing528.com)
高紧实度砂型透气条件较差,在起模的瞬间,模样表面和型砂之间会出现一定的真空度。在起模真空力与模样同砂型间摩擦力的综合作用下,砂胎或自带型芯部分的型砂往往被破坏,如图1-23所示。要防止起模真空力过大,可采取如下措施:
1)降低起模的初始速度,加大模样圆角和起模斜度。
2)在模样或模板凹入部分均匀分布地安装透气塞,间距约80~150mm;采用正压起模,即在凹入模样的底部设置透气塞与封闭室,起模前通入压缩空气,起模后关闭压缩空气;提高型砂的透气性等。
4.反弹性变形及其防止
高压下砂型除产生塑性变形外,还产生弹性变形;与此同时,砂箱、模样和模板、压头等也都发生弹性变形,压力去除,型砂及上述工装都力图恢复自由状态,于是砂型再次发生与上述弹性变形方向相反的变形,称为反弹性变形或回弹量。反弹性变形大致分两步进行:第一步是在压力去除时分型面向外凸出,如图1-24所示;第二步发生在起模时,使型腔尺寸减小和变形。
图1-23 起模真空力对砂型的破坏
图1-24 分型面的反弹性变形
反弹性变形量大,会影响砂型的尺寸精度,导致边角砂粒脱落,产生裂纹,甚至塌箱。限制反弹性变形的方法为:比压不应选择过高;增加模板、砂箱的刚度;采用高膨润土、低水分的型砂,必要时往型砂中加少量的糊精等。
5.出气孔与排气槽
试验表明:高压造型铸型紧实度的提高使浇注后铸型的发气压力几乎成倍增加。因此,高压造型应加强通气,应开设出气孔和排气槽。
出气孔的位置应开设在型腔最高部位,局部狭窄、高而薄处,死角处,暗冒口顶部及芯座上。其尺寸应较铸件壁薄,多在φ15~φ20mm之间,或做成通气片。造型后刮砂时将出气孔刮通,也可用专用钻机钻出或机械扎通。
排气槽是指分型面上做出的通向砂型边缘的通气沟槽。用排气槽模样布置在模板上,在造型时做出。
6.冒口的成型与冷铁的安放
暗冒口在造型时直接做出,应广泛采用。明冒口的造型方法有以下几种:
1)暗拔明冒口。形状上小下大,用模样在造型时做出,在刮砂时刮通顶部。
2)铣出明冒口。形状上大下小,于造型后用铣冒口机铣削砂型而成。
3)手工取模明冒口(图1-25)。冒口模样低于砂箱顶面50mm左右,以免压头压坏模样,压实后,手工切去顶部型砂取出冒口模样并修整。
为了节约金属,可应用发热保温冒口、大气压力冒口等。铸钢用的发热冒口套厚度为8~12mm,于造型前套在冒口模样上,如图1-26所示;也可在造型后放发热冒口套。
外冷铁可预先按定位座放在模样上,用面砂手工塞紧,再加砂造型;也可在起模后像下芯那样把外冷铁放在砂型冷铁座内,必要时用钉子固定。
图1-25 手工取模明冒口
图1-26 发热冒口造型法
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