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1、目 录引言- 1 -1 工艺原理及技术特性- 1 -2 生产平衡重工艺适应性分析- 2 -2.1 对面膜性能的要求及其成型条件- 2 -2.2 工艺适应性改进措施- 3 -3 铸造工艺设计原则与要求- 4 -4 平衡重粘砂成因与对策- 5 -4.1 砂型特点与粘砂- 5 -4.2 V法铸造涂料的作用和性能- 6 -4.3 涂料的组成及应用效果- 6 -4.4 真空度及薄膜性能与粘砂的关系- 7 -4.5 浇注要求- 8 -5 结论- 8 -参考文献- 8 -致谢- 9 - 9 -V法铸造平衡重的工艺分析及粘砂成因与对策魏海坤摘要：从V法铸造工艺特征入手，分析了V法铸造的实用可靠性，介绍了V法铸
2、造生产平衡重成型工艺方法、改进工艺装备等扩展V法铸造生产平衡重工艺适应性的措施，并根据平衡重铸件粘砂机理，从V法铸造的成型特征的角度分析了平衡重粘砂的原因，提出V法铸件防止粘砂的有效措施。关键词：V法铸造 平衡重 工艺分析 粘砂机理 有效措施引言在大学三载学铸造还只是停留在理论阶段，通过三个月在企业实习我深刻体会到铸造的深奥，特别对V法铸造这种先进的铸造工艺深有体会，以下通过介绍我厂应用V法铸造生产平衡重实例来浅谈我对于V法铸造的理解。特别指出平衡重是叉车、挖掘机、装载机类工程机械的重要部件，材质为 HT100。1 工艺原理及技术特性V法铸造是继机械成型及化学成型之后的新一代物理成型法，其基本
3、原理： 在带抽气室的砂箱内填入单一干砂，稍加微震紧实，然后对型面和砂箱背面覆有塑料薄膜的砂型抽真空，利用砂箱内外的压力差使铸型定型，然后起模、合箱，在保持真空状态下浇注金属液。其工艺程序见图1。图1 V法铸造工艺程序简图与传统砂型铸造相比，V法铸造铸件表面光洁度好，尺寸精度高，工艺操作简便，生产成本低，适用范围广，投资费用少。在质量、技术和效益方面有显著的竞争优势1。2 生产平衡重工艺适应性分析厦门海沧区东孚铸厂是较早应用V法铸造技术企业之一，相继建成2条V法生产线，年产铸件年产量5万吨。我厂应用V法铸造技术生产叉车、挖掘机等工程机械平衡重类铸件已有八年的历史，对其铸造工艺性进行了大量的探索和
4、实践，认为： 鉴于V法铸造平衡重这类铸型成型方法的特殊性，在工艺方案论证时，进行全面细致的经济性、可行性分析。2.1 对面膜性能的要求及其成型条件从V法铸造的铸型成型特点分析，型面面膜(薄膜) 的成型性及模样结构的成型条件是影响V法铸造适应性的主要因素。为了增加面膜的可塑性和消除弹性，应使用热塑性面膜，主要性能要求：成型性好，伸长率高，方向性小，加热软化温度范围大，烧失时间长。覆膜效果应匀整服贴，无皱褶，无破损。图2 面膜成型原理图1 面膜2 模样国内常用的面膜有乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA)，聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)等。不同成分及不同厚度的面膜，其成型性有很大差别。所谓成型性，是指面
5、膜加热烘烤到一定温度时，面膜在模样上吸覆而不发生破裂时所具有的成型能力，其指标K =H/B，H为面膜所吸覆的凹面深度，B为凹面宽度(见图2)。模样结构的H/B 必须小于面膜K值。面膜覆膜成型所需真空度视模样复杂程度而定，一般为0.030.05 MPa。几种V法常用面膜中，以EVA最为理想，其K值可达1.21.5，但价格较贵。在V法造型的材料消耗中，面膜费用占的比例最大。因此必须综合考虑面膜的性能、模样结构及面膜成本，正确地选择和使用成型面膜。对形状复杂、高度较大、覆膜难度大的模样上使用的面膜，最好使用EVA 面膜，且厚度为0.07 mm0.12 mm2。2.2 工艺适应性改进措施对于平衡重这类
6、结构复杂、常规面膜覆膜方法难以成型的铸件，在应用V法铸造时，可采用辅助成型，对工艺装备进行“柔性”改进，或V法与其他造型方法联合应用等措施，以扩大V法铸造的适应范围。模样结构成型性的改进方法如下：(1)辅助成型：对于平衡重模样上的深凹槽处，覆面膜时，可人工用一块由木料或泡沫塑料修成的光滑压块将面膜压向深凹处，再接通真空，吸覆面膜。这种措施简便易行，可使模腔的成型深度增加12倍。(2)局部预成型法： 浇冒口大都采用此法成型。如图3所示，冒口棒1预先包裹面膜3 (用胶带纸缠绕固定)，模样覆面膜3后，将冒口座2顶截面面膜割开，包裹面膜的冒口棒在其上定位，起模时先从背面取出冒口棒。一些深孔亦也采用此法
7、成型，（见图4），做一只轮廓形状与深孔相同的辅助凸模2 ，其外覆面膜4 ，模样1 覆面膜2后，从深孔沿口割开面膜，将覆有面膜的辅助凸模插入深孔，沿口搭接好，抽出辅助凸模，深孔即可覆膜成型。此法成型性可不受槽孔深度的限制，颇为实用3。图3 浇冒口成型工艺1 冒口棒2 冒口座3 面膜4 砂箱5 胶带纸6 砂型7 背膜图4 深孔预成型工艺1 模样2 辅助凸模3 面膜(3)局部强化抽真空吸膜成型：叉车平衡重有几处难以吸膜成型的凹腔部位，还可以在模样结构上采取强化抽真空措施。如图5所示，区型腔背后单独设置一抽气室，另设一道专用抽气管道，覆面膜时，该抽气道先一步抽气，以强化该区域面膜的吸覆4。图5 局部强
8、化抽真空示意图3 铸造工艺设计原则与要求对某一产品，在确认采用V法铸造的经济性、可行性之后，合理有效的工艺是铸件质量的根本保证。V法铸造工艺大都采用水平分型。为保证型腔内液面的平稳上升及防止金属液对型腔面膜的喷射冲刷，宜采用底注半封闭式浇注系统，其浇道截面尺寸比例为： F内F横F直= 1(1.52)(11.3)。浇注时必须满流浇注，不断流。为保证浇注时铸型内外的压力差，型腔顶部应设置通大气的出气口或明冒口。暗冒口在V法铸造中也可采用，但其顶部应采取排气措施，如储气量不大的侧暗冒口，可在冒口顶部通入砂型内埋入一截砂芯，利用铸型的抽真空通过砂芯将冒口内气体排除。V法铸型所用的干砂，实际上就是无任何
9、添加剂的原砂，只要有一定耐火度，含泥量较少均可使用，为利于微震紧实，宜选用颗粒形状为“ ”的干砂。V法铸型使用涂料，可提高铸型的密封性，以防止铸件粘砂。涂料涂敷在面膜与型砂接触一面为好，在面膜覆膜后加砂之前涂敷，涂层厚度015mm2mm。结构简单的小件可涂薄些，或不涂涂料;对于铸铁件，尤其是厚大或大平面铸件，涂料层应稍厚些。涂料种类应根据铸件材质选择专用涂料。为提高生产率，可选用快干涂料，采取喷涂工艺。为保证铸件质量，根据工艺需要，普通铸造的一些其他工艺措施，诸如模样活块、砂芯、冷铁、镶铸件等，V法铸造同样可以采用。4 平衡重粘砂成因与对策与原表干型铸造相比，V法铸件质量得到大大提高，但粘砂问
10、题相当严重，特别是平衡重铸件为甚，严重粘砂缺陷率曾一度达50%，粘砂特征呈大面积均匀的片状，或出现在型腔面膜受损贴补处，均属机械粘砂。大部分粘砂经强力抛丸可清除，但强力抛丸破坏铸件表面光洁度。分析认为除了有关铸件粘砂的共性因素外，与V法铸造独特成型方法也有相当的关系。4.1 砂型特点与粘砂V法铸造与其它砂型铸造方法的显著区别在于型砂中不加任何粘结剂或附加物，利用抽真空形成的压力差使密封在砂箱内的单一干砂紧实成型。使用单一干砂大大减少了型砂混制成本及设备投资，且可消除水、粘结剂及附加物所引起的铸造缺陷。但同时也为机械粘砂创造了条件：铸型中缺乏防止粘砂的气氛，型砂润湿角小，砂粒之间呈点接触，透气性
11、增加，加之抽真空，几乎不存在铸型背压，造成铁水向型砂渗透的条件。另外，单一干砂铸型导热系数为0.2930.377W/ (mk) ，而湿砂型导热系数为0.837 W/(mk)左右，干砂的导热系数小得多，延长了液态铁水在铸型中停留的时间，增加了铁水的渗透机会。对于V法铸造，单一干砂成型是其主要特征。要解决粘砂问题，除在其它方面采取措施外，并对原砂质量提出一定要求。就耐火度来说，铸铁件采用石英砂即可。型砂粒度的选择需要考虑充填流动性、铸件表面粗糙度及透气性与防止铁水渗透能力之间的关系。经生产验证选择的型砂规格为：石英砂SiO294% ，含泥量0.5 %，粒度3S75/150。砂温 96 300234
12、.4 真空度及薄膜性能与粘砂的关系V法铸造抽空的作用是利用密封铸型的内外压力差使单一干砂紧固定型，保持铸型一定的强度和刚度。显然，真空度的控制及保持铸型的密封状态是V法铸造的重要技术条件，也是与铸件粘砂缺陷密切相关的因素。在生产中发现，真空度过小，铸型强度刚性差，砂粒相对松散，且面膜与型砂贴合不紧密，浇注时受到烘烤，皱起翻翘，铸件容易产生粘砂。真空度过大，由于强力的“抽吸”作用，使铁水渗透，也容易产生粘砂。在保证铸型足够刚度的前提下，真空度不宜太高，以负压定型后砂型的表面硬度在8595 时的真空度为宜。我厂一般确定真空度为0.0350.05 MPa。要使铸型内保持相对稳定的真空度并不容易，砂箱
13、及系统管道的漏气、浇注时面膜的熔失及飞溅铁水对背膜的烧损，都使铸型内真空度产生很大波动。为了减少真空度的波动，可将砂箱箱壁做成两层并带有抽气室结构，且系统负压罐要有足够大的容积6。图6 真空度与铸型硬度关系图根据铸件的材质和结构大小，浇注铁水一段时间后将铸型真空度调小，也有助于减轻粘砂缺陷。因为此时调小真空度使铸型内有较多的气体含量，有助于铸型散热。密封铸型的塑料薄膜，其背膜使用一般农膜即可。面膜要求能够热塑性成型，还要求在铁水的高温烘烤下能保持一定时限的铸型密封性，目前多使用EVA(乙烯2乙烯醋酸共聚物)。该塑料薄膜具有延伸率高、方向性小、热塑应力小、加热温度敏感性小、软化温度范围大的特点，
14、厚度一般要求0.1 mm左右，不得有夹杂、孔眼。面膜在覆膜、起膜过程中，尽量避免破损，减少胶带贴补，因为贴补的胶带受铁水烘烤易翘起，露出砂层。保证型腔面膜的完好，是维持铸型真空度和减轻铁水渗透的重要措施之一7。4.5 浇注要求V法铸型的表面贴覆着一层塑料薄膜，如何避免浇注时薄膜受铁水长时间烘烤及过早烧失破损。浇注系统设计及浇注操作首先需注意的问题，浇注时还应注意，不得停顿流断，并尽量减少铁水飞溅对背膜的烧损。另外，减少铁水中P、S含量，降低浇注温度，都能减轻铸件粘砂倾向。我厂3t以上叉车平衡重的浇注温度一般控制在12101260，浇注时间一般控制在5060秒。5 结论（1）V法铸造的技术经济优
15、势及质量可靠性已成共识，其应用也日趋广泛。但鉴于其工艺原理与传统造型法有很大区别，工艺适应性也有所不同，应用中必须针对其工艺特性，对工艺装备条件、产品结构、质量要求进行综合分析，采取实用有效的工艺措施，严格工艺过程控制，才能充分发挥V法铸造的优势。（2）单一干砂成型、薄膜密封铸型、铸型抽真空浇注是V法铸造的技术特征，同时也是V法铸件粘砂的重要成因。要解决V法铸件的粘砂缺陷，除了尽量降低浇注温度，选择有一定耐火度及适宜粒度分布的型砂，还要有合理的浇注系统、控制真空度的波动范围，及保证铸型的有效密封。此外，最有效的途径就是使用V法专用涂料。综合考虑采取上述措施，就可以避免或减轻V法铸件的粘砂缺陷，
16、进一步显示出V法铸造技术的优势。参考文献1张亚辉等.V法现状及其在我国应用前景的展望J.铸造技术，1988，3941.2崔明胜等.我国V-EPC铸造技术发展进程中的问题探讨J.铸造设备研究，1997，3335.3曹文.真空造型工艺及其应用J.机械院二院.现代铸造，1996，(1)：3945.4吴春京.V法真空系统设计方法J.机械工人热加工，1994，(4)：45.5机械委沈阳铸造研究所等.V法造型用快干涂料的研究J.铸造，1987，210.6崔明胜，巫启泉等.中大铸铁件V法铸造生产线J.铸造设备研究，1998，(4)：79.7陈琦，彭兆弟.铸造技术问题对策J.北京;机械工业出版社，2001，（3）595603致 谢在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从不知道毕业论文怎么写，到开始进入课题到论文的完成，再到顺利完成了毕业论文答辩稿，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！特别指出，在本论文的写作过程中，我的导师邹泽昌老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还在感谢实习单位给我提供了良好的实验平台以及实习指导老师帮助。