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Muller公司Chattanooga工厂五年来的消失模铸造生产经验介绍 Muller公司Chattanooga工厂DarianPatterson先生 译者 管士飞 叶升平 所遭遇的难题 光亮碳缺陷 光亮碳缺陷 铸件上表面的缺陷泡沫分解副产物 泡沫残渣铸件越大 缺陷越严重 所收获的喜悦 所收获的喜悦 阀体铸件无需机加工极好的尺寸精度赏心悦目的表观质量 早期的困难 使用潮模砂工艺达30年之久大部分职员没听说过消失模改变是痛苦的 取得的进步 我们取得了缓慢但稳定的发展生产了4 12 灰铁和球铁阀门及部件3 4 的废品率我们就像年轻人 自以为是 其实还有很多需要学习的地方 我们的消失模工艺 我们没有什么秘诀这份报告将介绍我们生产中所采用的工艺参数我们不采用高深的数学模型 图表或X射线探伤检测的手段 而只介绍几年的努力工作使用消失模铸造生产阀门不是特别复杂的事情 但其他厂家在尝试后都放弃了 我们的消失模工艺 制作泡沫模样给模样涂敷耐火涂层燥涂层连接浇注系统将泡沫模和浇注系统埋入砂中 振动紧实浇注金属 使模样气化消失得到优质铸件 制作泡沫模的关键因素 泡沫模样密度泡沫模样的尺寸精度和表面质量泡沫材料 关于泡沫密度 试验初期 只要是个阀门模样 我们就浇注模样密度较低 光亮碳缺陷越少将压力充填珠粒改为采用文托里抽吸方式充填珠粒曾经使用过的泡沫的密度为24 27g l现采用典型的泡沫密度为19 20g l改变预发方式 从干燥的向潮湿的改变 珠粒更为均匀一致计算机实施实时控制 影响模样尺寸精度和表面质量的因素 珠粒中残留发泡剂 戊烷 量模样的加热和冷却模具上排气塞是否松动模具的装配误差模样熟化程度 泡沫材料 EPS 可发性聚苯乙烯 最便宜 最普通使用在4 6 灰铁阀体和所有的灰铁阀盖上产生较多的光亮碳缺陷预发泡密度17 6g l在21 24 熟化12小时在泡沫含3 5 4 5 的残留发泡剂 戊烷 时制模 泡沫材料 共聚物 70 PMMA 30 EPS 彻底消除光亮碳缺陷改进了消失模工艺价格比EPS贵使用在大多数8 12 阀体和所有球铁产品上预发泡密度18 4g l在21 24 熟化24 36小时在泡沫含7 7 5 的残留发泡剂时制模 共聚物材料的改进过程 开始使用的材料 浇注时间大于2min预发泡工艺不稳定模样尺寸变化 现在使用的材料 通过改进分子结构 浇注效果同EPS材料一致较好地控制原始珠粒中发泡剂地含量 预发泡更为稳定较好地控制原始珠粒中异戊烷和正戊烷的比例可以获得稳定一致的尺寸 涂料的作用 在液态金属和型砂之间提供一层屏障可减少光亮碳缺陷最重要的一点是干燥涂层的重量 超重会造成浪费 太薄又会导致粘砂 对涂料的要求 最重要的是要求其防止粘砂 有助于消除非加工密封面上的光亮碳缺陷 对涂料的控制 Muller公司的控制 粘性 1050 1200CP 采用3 转子 转速50转 分钟温度 21 24 对涂料供应商的要求 抗粘砂能力流动特性透气性 GM标准 70 固含量 52 54 涂料使用 人工浸涂 干燥涂层重量不一致易出现粘砂易形成小块堆积 机器手浸涂 干燥涂层重量非常均匀一致较少出现粘砂可获得平滑的涂层覆盖 连接模型簇 模型簇 将一组模样和浇注系统粘接在一起形成整体 关于模型簇设计 模型簇设计需考虑三个方面 模样的浇注位置浇注系统的设计模型簇的装配及操作设计 模样的浇注位置设计 初始的模样浇注位置 基于使光亮碳缺陷对阀门功能的影响最小化 决定了模样的浇注位置 初始模样浇注位置的缺点 填砂困难内浇道连接有O型密封面 易造成粘砂缺陷铸件尺寸不稳定 阀体通道垂直布置 阀体通道垂直布置 可降低光亮碳缺陷对中小阀铸件的影响填充型砂大为改善振实环节缩短铸件尺寸稳定性大为改善可以使用已有浇注系统 阀盖法兰口向上布置 阀盖法兰口向上布置 采用共聚物珠粒可实现此方案在较大阀体 8 12 上得到很好应用尺寸精度高可实现模型簇整体浸涂需要制作新的浇注系统发泡模具 先涂覆涂料在组合的模样 剥落模样和浇注接口上的涂层 然后将两者粘接在一起 在对接内浇道上涂抹锆英粉涂料 减小浇注系统尺寸可提高出品率 先涂覆涂料后装配模样的缺点 模样簇易破损并难以操作 将模型簇放置到砂箱中 需要awkward固定装置辅助 先涂覆涂料后装配模样的缺点 浇道连接处经常破裂 使型砂和涂料进入铸件 铸件夹砂给机加工带来很大麻烦 先涂覆涂料后装配模样的缺点 内浇道尺寸较大 易造成粘砂且不易与铸件分离 先组合模样再涂覆涂料 先组合模样再涂覆涂料可实现模型簇整体浸涂让浇道适合铸件 而不是让所有铸件去适应通用的浇注系统 先组合模样再涂覆涂料的优点 模型簇非常牢固 易于操作浇道连接处被涂层完全密封 使铸件夹砂缺陷降到最低模型簇浸涂涂料的操作过程中破损率降低70 先组合模样再涂覆涂料的优点 较小尺寸的内浇道处不易产生粘砂而且易于清除 振实 造型线上拥有两个水平振实台是消失模生产的一个关键技术在60s以内 将3000lbs的型砂在数克重的模样周围 而不会使之变形在没有监测设备的情况下 需要保证振实效果的长期一致性 振实工艺要诀 控制型砂的填充速度控制型砂的冲力过多型砂或冲力过大会导致模样变形过少的型砂或过小的冲击会造成空振 没有型砂为模样提供支持 降低振实时间 造型线制造商简易振实台每45s完成一次振实每小时可振实47 50箱通过大量的测试 我们把振实时间降低至27 32s现在每小时可振实60 65箱仅通过降低振实时间 就将造型线的能力提高了25 左右 造型用砂 采用最便宜的硅砂硅砂会引起热膨胀缺陷 例如螺纹孔内的脉纹缺陷 同时易产生粘砂缺陷掺入橄榄石砂 以减少热膨胀缺陷现在全部使用橄榄石砂 型砂透气性 所有橄榄石砂的透气性都是200购买粗糙砂28AFSGEN气力输送系统易使橄榄石砂破损 使之变细降低透气性将气力输送改为皮带和斗提输送使型砂的耗损量降低了50 现使用的型砂透气性为400 500 AFS标准2号筛 系统的透气性 型砂透气性只是系统透气性的一个方面涂层透气性是另外一个部分砂箱中透气筛网是否畅通是第三个关键因素浇注时将真空与砂箱连通 以帮助排出泡沫分解产生的气体 砂箱筛网 新筛网的空气流量是旧筛网的7倍多粗略的检测真空压差使用新的筛网 可降低朋展缺陷 浇注 需要尽可能的快速浇注 以使光亮碳缺陷和塌箱缺陷降至最低使用由操纵杆控制的浇口棒塞浇注过程就是压力平衡过程每秒40磅 最好采用每秒60磅 浇注温度 灰铁 1260 1357 取决于粘砂倾向球铁 1371 1454 采用共聚物较之采用EPS 浇注温度可以低些浇注两种铸铁材料时 均尝试尽量地采用偏低的浇注温度 成果 采用EPS珠粒时 通过以下措施减少光亮碳缺陷 将模样密度降低至19 20g l提高型砂透气性至400 500使用新的砂箱筛网 提高系统透气性要求供应商改进涂料快速浇注 成果 大胆尝试新的共聚珠粒 浇注结果表明可消除LC缺陷取消气力输送 降低砂消费50 并增加砂的透气性将购买的浇道在炉内烘干 以减少铸件的气孔缺陷降低浇道材料的密度 减少浇注反喷 成果 通过改变模样浇注位置和型砂振实 改善了铸件尺寸精度采用更快速的振实工艺 将造型线的能力提高了25 左右将模型簇整体浸涂 使8 阀体铸件的废品率降低了70 与供应商合作 降低涂料成本 改善涂层性能 展望 共聚物珠粒将代替EPS珠粒实时监控模样制作过程 以保证获得一致的泡沫对于任一零件 都