保温冒口在消失模铸钢件海轮艉套上的应用
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消失模铸造过程解说
消失模铸造是一种重要的铸造工艺,适用于制造高精度、复杂形状的铸件。
它的工艺流程分为模具制造、蜡模注浆、蜡模组装、烘干、烧蜡、烧结、浇注、退火、清理等步骤。
首先,根据铸件的形状和尺寸要求,设计和制造消失模。
消失模是由耐火材料制成的模具,它的内腔形状和尺寸与要制造的铸件相同。
然后,在消失模的内腔中注入液态蜡模,让它充满整个内腔,形成蜡模铸件。
接着,将蜡模铸件取出,并在表面涂上一层薄薄的陶瓷涂料,形成一层坚硬的陶瓷膜,以增强其耐火性和机械强度。
接下来,将涂有陶瓷涂料的蜡模铸件组装成一个完整的铸件模型,然后进行烘干。
在烘干过程中,蜡模铸件中的水分和有机物质被蒸发和分解,从而形成一个干燥、坚硬的铸件模型。
随后,通过烧蜡的过程,将铸件模型中的蜡模烧掉,从而形成一个空腔,这个过程称为烧蜡。
接着进行烧结,将烧蜡后得到的空腔填充上熔化金属,这个过程称为浇注。
浇注后,让铸件冷却并固化。
最后,进行退火和清理,将铸件放入高温炉中进行退火处理,消除残余的应力和组织缺陷,使铸件的性能更加稳定。
最后进行清理,将铸件表面的氧化皮和其他杂质清除干净,使铸件表面光滑、美观、无瑕疵。
综上所述,消失模铸造是一种高精度、高复杂度的铸造工艺,
它通过多个步骤的组合,制造出形状复杂、尺寸精确、性能稳定的铸件,广泛应用于航空、航天、汽车、机械等领域。
消失模铸造技术简介及工艺流程消失模铸造技术是一种先进的铸造工艺,它采用可溶解的模具来制作金属零件。
这种技术可以生产出复杂形状和精密尺寸的零件,因此在航空航天、汽车、船舶和其他行业中得到了广泛的应用。
消失模铸造技术的工艺流程主要包括模具制作、浇注、烧结和清理等步骤。
首先,根据零件的设计要求,制作出模具。
这种模具通常由耐火材料和粘结剂混合而成,可以在高温下烧结成坚硬的结构。
然后,在模具中注入熔化的金属,待金属冷却凝固后,可以将模具烧结,使其消失。
最后,清理表面的氧化物和残余物质,得到最终的零件。
消失模铸造技术的工艺流程相对复杂,但是由于其可以生产出高精度和复杂形状的零件,因此在一些特殊领域中得到了广泛的应用。
下面我们将详细介绍消失模铸造技术的工艺流程。
首先是模具制作。
消失模铸造的模具通常由耐火材料和粘结剂混合而成。
这种材料既要能够承受高温下的熔融金属,又要能够在一定温度下烧结成坚硬的结构。
模具的制作需要根据零件的设计要求,精确地制作出模具的内部结构。
这需要高精度的加工设备和技术,以保证最终零件的质量。
接下来是浇注。
在模具制作完成后,需要将熔化的金属注入模具中。
这个过程需要控制好金属的温度和流动速度,以保证金属能够充分填充模具的内部空间,并且不会产生气孔和缺陷。
然后是烧结。
待金属冷却凝固后,需要将模具烧结,使其消失。
这个过程需要在高温下进行,以保证模具的完全燃尽。
烧结后,模具将完全消失,留下金属零件的空腔。
最后是清理。
清理是消失模铸造技术中非常重要的一步。
在烧结后,金属零件的表面会残留一些氧化物和其他杂质,需要通过化学处理或机械加工来清除。
清理后,可以得到最终的零件。
消失模铸造技术的工艺流程虽然复杂,但是由于其可以生产出高精度和复杂形状的零件,因此在一些特殊领域中得到了广泛的应用。
例如,航空航天领域的发动机零件、汽车制造领域的发动机缸体和汽缸盖等都可以使用消失模铸造技术来生产。
相信随着技术的不断进步,消失模铸造技术将会在更多领域得到应用,为工业生产带来更多的便利和效益。
冒口:是只为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
Riser: is added to avoid the casting defects and attached at the top or side casting parts.功能:在铸型中,冒口的型腔是存贮液态金属的空腔,在铸件形成时补给金属,有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用,而冒口的主要作用是补缩。
冒口的设计功能不同的冒口,其形式、大小和开设位置均不相同。
Function: in the mold cavity, cavity of a riser is the storage of liquid metal, recharge metal in casting formed, prevent the shrinkage hole, shrinkage porosity, exhaust and collection slag, and the main function of a riser is feeding. Design of riser in different riser, its form, size and location are not the same.1、功能在铸型中,冒口的型腔是存贮液态金属的空腔,在铸件形成时补给金属,有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用,而冒口的主要作用是补缩。
Function: In the mould cavity, cavity of a riser is the storage of liquid metal, recharge metal in casting formed, prevent the shrinkage hole, shrinkage porosity, exhaust and collection slag, and the main function of a riser is feeding.2、种类:2.1、普通冒口:用普通造型材料做的冒口叫普通冒口;2.2、保温冒口:用保温材料做的冒口叫保温冒口,保温冒口中的金属液比普通冒口凝固时间长,节省金属;2.3、发热冒口:在冒口材料中加入发热剂,在浇入金属液后,发热剂反应发热,使金属液能保持更长时间在液态下,比保温冒口更节省金属。
1. 消失模铸造的界定最早使用泡沫模型制造金属铸件的方法是美国人H.F斯洛伊(Shroyer)在1958年4月15日获得的美国专利(专利号:2830304)。
这一天是铸造史上具有跨时代意义的日子,我们应该把这一天视为消失模铸造纪念日。
在Shroyer的专利中,他描述的是用聚苯乙烯(EPS)泡沫板手工拼接泡沫模型,用粘结砂使之固定进行金属液体浇注的过程。
这种在当时令人耳目一新的铸造方法与传统铸造不同的是:粘结砂中不再是空腔,而是实实在在的泡沫模型,所以,称之为实型铸造,也就是所说的FM或FMCP法。
美国人Shroyer的专利被德国人G.哈特曼(G.Hartmann)买断,在泡沫专家A.维特莫塞(A.Wittmoser)的指导下实现了工业化生产应用,并在1962年首先报导了将泡沫模型埋在干砂中生产铸件的方法。
这种方法我们称之为干砂实型铸造。
通常,干砂实型铸造只用于低密度和低熔点的铸铝件,这是因为铸铝件在型腔内金属铝液热辐射和对流导热的系数较小,泡沫型和铝液隙的空隙小,所以,干砂不易溃散。
铸铁,铸钢时由于铸态金属的密度大,温度高,热辐射和对流导热强烈,泡沫气化速度快,发气量大,泡沫型和液态金属间的气隙非常大,所以,干砂显得强度低,定型困难,控制不当,易于溃散塌箱,因此,很少用于铸钢和铸铁件的生产。
几乎与德国G.Harttmann报导干砂实型铸造的同时期,日本长野县工业实验所和秋田株式会社发明了V法铸造(Vacuum)。
V法铸造是英文真空密封法铸造的字头,Vacuum是利用塑料薄膜封闭砂箱,抽真空使干砂定型的造型方法。
1980年Shroyer的专利保护期满后,使用泡沫模型做铸造的方法才从垄断中解放出来,得到了迅速发展。
聪明的日本人将抽真空使干砂定型的方法应用到泡沫型铸造上,使消失模铸造和真空铸造得以同时发展,而产生了我们今天共同研讨的,具备泡沫模型,干砂,真空三个工艺条件的铸造方法。
这种铸造方法初始名字很多,如:气化模铸造,负压实型铸造,泡沫模型干砂负压法铸造等等,为了避免多种称谓给描述造成的混淆和误解,1990年夏季,美国铸造协会通过一项协议,将使用泡沫做模型,干砂埋型,抽真空定型的这种铸造方法称为:消失模铸造,简称(EPC)。
消失模铸造工艺消失模铸造工艺是一种制造技术,主要用于制作复杂的金属零件。
它是一种热胀冷缩工艺,通过将金属倒入布满模具中液态状态,并在较低温度下进行变形,使其达到最终形状的过程。
由于消失模铸造技术的耐用性,它被用于制造重要的结构件,其中包括汽车,飞机和工业设备的部件。
消失模铸造工艺最早可以追溯到18世纪。
时,当地的农民发明了一种可以使金属塑造成不同形状的方法,并将其用于塑造铜制品。
种技术后来被发明者的子孙继承,并在19世纪初得到了改进,从而开创了消失模铸造工艺。
消失模铸造工艺的主要特点是它可以制造出复杂精细的零件,而且由于它是一种热胀冷缩工艺,所以金属残余量比较少,生产成本也较低。
此之外,消失模铸造技术还可以在较短的时间内产生大量高精度零件,使制造速度大大提高。
使用消失模铸造工艺制造零件的过程也比较复杂,通常需要经过数步操作才能完成。
先,铸件的材料必须经过熔炼,以提高金属的流动性和可塑性。
后,将熔炼后的金属倒入模具中,以实现初始形状的成型。
着,模具中的金属将在较低温度下得到变形,以达到最终形状。
最后,将浇铸后的零件整理并经过其他表面处理工序即可完成。
消失模铸造工艺在近年来得到了快速发展和改进,现在已经成为制造重要零件的首选技术。
与传统的诸如锻造和注塑的制造技术相比,消失模铸造工艺的优势在于能够制造出精度更高、表面粗糙度更低的零件,同时它也能够更好地满足客户的定制要求,从而大大提高生产效率。
总之,消失模铸造工艺是一种实用且经济有效的制造技术,可以用于制造各种复杂零件。
它比传统的制造技术表现出更高的效率,同时也可以制造出更为精确的零件,从而满足客户的不同需求。
此,在当今高科技产业中,消失模铸造工艺的应用将变得越来越广泛。
冒口设计第一节冒口的种类及补缩原理冒口(riser,feeder head)是铸型内用以储存金属液的空腔,在铸件形成时补给金属,有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。
习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。
1.冒口的种类>>1.通用冒口(传统)>>1.普通冒口>>1.依位置分类>>1.顶冒口2.顶冒口2.依顶部覆盖分类>>1.顶冒口2.顶冒口2.特种冒口>>1.依加压方式分>>1.大气压力冒口2.压缩空气冒口3.发气压力冒口2.依加热方式分>>1.保温冒口2.发热冒口3.加氧冒口4.电孤加热冒口、煤气加热冒口3.易割冒口2.铸铁件的实用冒口(均衡凝固)>>1.直接实用冒口(浇注系统当冒口)2.控制压力冒口3.冒口无补缩2.冒口形状冒口的形状有圆柱形、球顶圆柱形、长(腰)圆柱形、球形及扁球形等多种3.通用冒口补缩原理>>1.基本条件>>1.冒口凝固时间大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间2.有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩,补偿浇注后型腔扩大的体积3.在凝固期间,冒口和被补缩部位之间存在补缩通道,扩张角向着冒口2.选择冒口位置的原则>>1.冒口应就近设在铸件热节(hotspot)的上方或侧旁2.冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。
对低处的热节增设补贴或使用冷铁,造成补缩的有利条件3.冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位,以防组织粗大降低强度4.冒口位置不要选在铸造应力集中处,应注意减轻对铸件的收缩阻碍,以免引起裂纹5.尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件6.冒口布置在加工面上,可节约铸件精整工时,零件外观好7.不同高度上的冒口,应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开3.冒口有效补缩距离的确定>>冒口的有效补缩距离为冒口作用区与末端区长度之和,它是确定冒口数目的依据,与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等多种因素有关,简称为冒口补缩距离1.铸钢件冒口的补缩距离有色合金的冒口补缩距离外冷铁的影响补贴(padding)的应用第二节铸钢件冒口的设计与计算铸钢件冒口属于通用冒口,其计算原理适用于实行顺序凝固的一切合金铸件。
熔模铸造的应用
熔模铸造是一种精密铸造方法,它在制造复杂形状的零件时非常有用。
以下是熔模铸造的一些应用:
1. 航空航天工业:熔模铸造在航空航天工业中得到广泛应用,如制造高温材料和高压涡轮叶片等。
这些部件需要高精度和良好的材料性能,熔模铸造能够满足这些需求。
2. 汽车工业:熔模铸造在汽车工业中也有很多应用,如制造发动机缸体、缸盖和曲轴等。
这些部件需要高强度和高耐磨性能,而熔模铸造技术能够生产出高质量的部件。
3. 医疗器械:熔模铸造在医疗器械制造中也有一些应用,如制造人工关节和种植物等。
这些部件需要高精度和良好的生物相容性能,熔模铸造能够生产出符合这些需求的部件。
4. 工业机械:熔模铸造在制造工业机械零部件中也有应用,如制造泵体、阀门和齿轮等。
这些部件需要高精度和良好的磨损性能,熔模铸造能够生产出高品质的部件。
总之,熔模铸造是一种重要的精密铸造方法,它在制造各种复杂形状的零件方面
有着广泛的应用。
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《铸造技术》02/2007
经验交流
针孔和渣孔并引起渗漏的原因。如果浇注温度高,铁
液氧化少,MnS少,Mn+FeS→MnS+Fe是放热反
应,温度高不易进行,FeO+C→Fe+CO是放热反应
,
反应能力降低,就不易产生针孔和渣孔,渗漏就少。
3
改进措施
(1)
提高铁液熔炼及浇注温度,浇注温度以
1380
~1400℃为宜。
(2)合理配料,控制化学成分(w)
为:3.4%~
3.7%C,1.8%~2.6%Si,0.3%~0.7%Mn,
≤0.12%S,≤0.5%P,4.0%~4.3%CE为宜。
(3)
根据焦炭质量,确定合理的焦铁比、风焦比
,
防止铁液氧化,炉渣中FeO≤0.5%为宜。
收稿日期:2006210228; 修订日期:20052122
11
作者简介:孙晓刚(19682 ),河南平顶山人,工程师.从事铸造工艺及质
量管理
.
保温冒口在消失模铸钢件海轮艉套上的应用
李京隆
(宏金隆机械工程技术研究所,云南昆明650203)
ApplicationofInsulatingFeederinExpendable
PatternCastSteelBushinSeaBoat
LIJin2long
(HongJinLongMechenicalEngneeringTechnicalGraduateSchool,Kunming650203,China)
中图分类号:TG249.6 文献标识码:B 文章编号:100028365(2007)02202872
01
较大型铸钢件由于壁厚,尤其结构拐角处热节突出,制定铸造工艺时多数都要设补缩冒口。传统水玻璃砂型或树脂砂型铸造此类钢件,其工艺出品率一般都不高。如果同时采用其他工艺措施相配合,工艺出品率提高到70%~75%左右已经比较理想。近几年图1 海轮艉套简图 图2 原工艺简图 图3 消失模铸造工艺简图消失模铸造在我国铸造行业有了长足发展,部分铸钢厂引入消失模铸造工艺后,其冒口的设置方法基本是沿用传统砂型铸造。铸钢件的工艺出品率一直是铸造企业刻意追求的重要经济技术指标,因为它牵涉企业制造成本和经济效益。本文介绍在消失模铸钢件中采用保温冒口的尝试。
试制的海轮艉套铸件,壁厚均匀,主要壁厚
120mm,单件毛重1700kg,材质ZG400~450
。铸件
技术要求:致密性好,任何部位不得有砂眼、气孔、缩孔
和缩松等缺陷。铸件结构简图见图1。
1
原工艺设计
此件为简体结构。原采用水玻璃自硬砂立铸工
艺,砂型表面刷醇基锆英快干涂料,三箱造型,中间立
一个大砂芯,直浇道为60mm的定型耐火材料浇口
砖组合,内浇道为上下二道阶梯型,以底注为主,铸件
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经验交流
《铸造技术》
02/2007
顶部设置Y300mm×480mm×430mm型保温冒口2只(如图2)。浇注后单只冒口重303kg,浇注系统重57kg,铸件工艺出品率72%。2 消失模铸造工艺设计消失模铸造仍然采用立铸工艺,铸件顶端只设Y280mm×420mm×360mm型冒口1只(见图3)。浇注后冒口重230kg,浇注系统重57kg(直浇道为耐火材料浇注管)。内浇道阶梯型两道以底注为主,下浇道为水平设置,上浇道向上倾30°角。上下内浇道截面积均为40mm×30mm;直浇道直径60mm。钢液出炉温度1600℃;浇注温度1500℃;负压0.04MPa;浇注后保压时间10min,6h后打箱。浇冒口切割后冒口根部未发现缩孔,铸件经机加工未发现任何铸造缺陷,工艺出品率85.6%。3 冒口颈处理传统的铸钢冒口设计,冒口根部有两种处理方式
:
一是加大冒口根部尺寸,向铸件需要补缩的方向增大
补缩量,以促使冒口金属液延伸补缩,提高冒口补缩能
力;二是减小冒口根部尺寸,形成易割(或易断)冒口
(用于耐磨金属铸件)
。为了保证冒口仍具有良好补缩
能力,冒口根部添加保温材料,防止根部过早凝固。在
消失模铸造中单纯使冒口根部变小是行不通的,冒口
根部由于吸热气化作用会过早凝固,则切断了冒口上
部的补缩通道。为保证冒口补缩效果,一是使冒口根
部加粗,另一是采用保温冒口,其中,采用保温冒口是
比较理想的措施。
收稿日期:2006210228; 修订日期:20062112
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作者简介:李京隆(19432 ),哈尔滨人,高工.主要从事铸造工艺方面的
工作
.
感应炉熔炼沸炉现象探讨
赵而团
1,秦维顺2,王 峰2
(1.山东理工大学机械工程学院,山东淄博255049;2.山东茂华硅工有限公司机械分公司,山东淄博255075)
DiscussiononBoilingPhenomenainInductionFurnaceMelting
ZHAOEr2tuan1,QINWei2shun2,WANGFeng
2
(1.DepartmentofMechanicalEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,China;2.Shan
DongMaoHuaSiliconProjectCo.,Ltd,MechanicalSubsidiary,Zibo255075,China)
中图分类号:TG243 文献标识码:B 文章编号:100028365(2007)02202882
02
中频感应炉是适用于冶炼优质钢与合金的特种冶炼设备,与工频感应炉相比具有熔化速度快、生产效率高、适应性强、使用灵活、电磁搅拌效果好、启动操作方便等优点[1]。本文探讨感应炉熔炼生产过程中遇到的三种沸炉现象的成因及预防措施。1 沸炉与炸炉的区别沸炉是指在熔炼过程中由于各种原因导致的钢液剧烈沸腾的现象。表现为钢液不断从炉体内涌出,并带有轻微的爆炸,其表征现象和火山喷发熔浆极为相似。而炸炉是由于在加入的炉料中含有水,炉料浸入到已熔化的钢液中时,水在1000多度的高温下气化,产生的气体在金属液体的空间内得不到膨胀,随即产生爆炸,同时将钢液带出炉体外。炸炉是瞬时性的,而沸炉持续的时间长,两者都具有一定的破坏性和危险性。2 三种沸炉现象2.1 第一种沸炉2.1.1 现象及成因当加入炉料带有锈蚀且未经烘烤时易引发沸炉。
由于操作人员的粗心或不按操作规程操作往往引发此
类炉前事故。当加入带有锈蚀且未经烘烤的炉料时
,
钢液立即沸腾并不断地涌出,带有轻微的爆炸声,沸炉
停止后炉体内的钢液一多半被溢出,溢出的钢液氧化
严重。由此可见,钢液的沸出有巨大的长时间的动力
,
同时有大量氧化性气体存在。
分析原因认为这是由于氧在钢液中存在的形态与
氢氮不同。它不是以原子的形态存在,而是以它和铁
的氧化物[FeO]的分子形态存在。在钢液中,含碳量
和含氧化亚铁之间存在着一定的平衡关系。而平衡态
是随着温度的变化而变化。这种平衡关系可以用下式
来示
[2]
:
[C][O]=m
式中 [C]———钢液含碳量
(%)
;
[O]———钢液含氧量(%),
其值由氧化亚铁含
氧量折合而成
;
m———温度的函数。当温度一定时,m
是常数。
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