几种造型紧实方法比较.doc

几种造型紧实方法比较1.气冲造型（Air ImPulse Molding）如图8-17a、b所示， 通过快开大面积阀门使压缩空气（0.5MPa）在瞬时（0.05s）形成冲击波，增压速率可达90MPa/s。-次冲击型砂可使铸型达到高紧实率，满足大部分铸件要求。（1）优点 结构及工艺过程简单；造价较低；阀位置及结构改进可使布气及型砂平面硬度分布较均匀（砂箱四角除外）（2）缺点及存在问题 对型砂粒形、水分、成分、性能要求严苛（见表5）；圆形阀与矩形砂箱形成冲击死角，即使二次（“增益）冲击也难克服砂箱周围尤其四角型砂紧实率低的先天弱点；垂直方向型砂紧实率差别很大，砂箱填砂面方向型砂紧实率低，砂箱上松砂要刮掉，浪费型砂并增大砂处理系统设备安装容量和能耗达1/51/4；为防浇注抬箱，要配置庞大的压铁机系统；由于远离模板的型砂紧实率低、砂箱壁与模样间“隙缝”效应和“搭棚”现象，造成铸型紧实率低及铸件表面质量差甚至出废品，为此只好加大吃砂量、降低砂箱平面及立面利用率；能量浪费较大；气冲击应力波（波速可达550m/s）强烈，噪声大并对地基破坏严重；对多品种、变批量等生产变化适应性差。2.气冲造型的改良（1）多功能冲击造型系统（Air Impulse Molding Multi-System）见图 8-17c，该机在大面积气冲同基础上增设硅胶平板压头，根据需要，可在-冲、二冲、冲-压、二冲-压和压实等五种造型方案中任选。1） 优点：可克服气冲前述的、和缺点，适应多品种生产。 图8-17 气冲造型及其改良a）-次气冲 b）二次气冲 c）多功能冲击系统2）缺点：使气冲造型机变得复杂、造价高，能耗高、噪声大和破坏基础的缺点依然存在。(2)气动力冲击造型（Air Dynamic Shock Moldng）紧实单元由气动-液压缸操纵的驱动装置和紧实冲击头组成。冲击头下端冲击板被分成独立活动的若干区域（与砂箱内口尺寸相应), 每块冲击板冲程、气缸压力和紧实速度(0.55m/s)等参数均可调；冲击头内若干气缸驱动的活塞杆连接直径5060mm圆柱形舂砂杆，舂砂杆可穿过冲击板紧实深部位型砂。每个气缸由-单独控制阀与压缩气源相连。可根据需要通过预加载荷调整眷砂杆冲程和舂砂压力。通过计算机可编程序控制器进行更换模板，调整工艺参数以及生产过程等控制。总之，该法属于用气冲方法实现机械紧实。1）优点：基本克服气冲前述、缺点；舂砂杆紧实后，在铸型填砂面留下很多凹陷，提高铸型透气性。2）缺点：结构更复杂，对每个铸件都需模拟试验确定工艺参数；对型砂要求更严苛（见表8-5）气压能转机械能，驱动阻力大，能量转换损失大，效率低，能耗高；铸型紧实工艺质量不及气流-挤压造型。3.气流（预紧实）-挤压造型（Air flow-Squeeze Molding）（1）压气流（预紧实X液压多触头挤压造型 见图18a，重力填砂后从型砂上方通压缩空气，带动型砂流向模板，空气通过设置在模板上（砂箱内口及模型沿周）和模型上必要部位的排气筛（Exhaust Screen），如图19所示，排入大气。吹气压力0.40.7MPa，压力梯度0.53MPa，可延时0.41.5s（均由可编程序控制）。 图8-18 气流预紧实-挤压造型及其发展 a）（压）气流-挤压 b）“静压”改进 c）真空预紧实-挤压 d）真空吸气流-挤压图8-19 排气筛及其效果a）轮毂砂型 b）轮毂模上排气筛 C）排气筛对铸型硬度影响d）用模板上带排气筛铸造的内齿圈铸件 e）内齿圈模板上排气筛1）优点：对型砂适应性强（见表5）；振动小，噪声小，对基础无破坏；型砂吹气预紧实过程将微细颗粒（煤粉等）带到模样表面，铸件表面光洁；气流吹通型砂粒间空隙，形成通道，增加铸型透气性（气流预紧实砂型多孔性32.9%，传统紧实砂型29.2%）；对模样要求低，可用任何模样材料，表面磨损少；气流达到模样表面后沿表面流动，减轻型砂对模样表面粘附力且型高度方向紧实率均匀，可减小拔模斜度 （00.1），从而可以减轻铸件重量2%以上；排气筛使挤压紧实时砂粒间空气继续由排气筛排出，杜绝了传统压实的气压反弹阻力，可在减少液压缸直径、节能情况下提高型紧实率。同时，设置排气筛在铸型起模时减少型砂负压阻力，模样复制性极好，棱角清晰，铸件工艺出品率高，见图19c、d、e；分室调压多触头浮动液压缸可灵活调整油压，使砂紧实率均匀，且浇注时可不用压铁；吃砂量可小到30mm；铸型综合工艺性能好，适应范围广。2）缺点：比真空吸式增加填砂延时，能耗高和噪声较大。3）发展方向：为进-步增加对铸件生产适应性，适当扩大预紧实可调参数范围，如压缩空气压力0.40.7MPa，压力梯度38MPa（不宜10MPa）和气流延时0.42s。使气流挤压造型更趋完善、灵活、成熟，促使气冲造型退出市场完全向气流-挤压靠拢。 表5 各种造型方法对型砂要求造型方法水分（%）膨润土（%）坭（微粒）（%）紧实率（%）湿压强度/kPa热湿拉强度/kPa透气性气流-挤压2.54.15.612.8254018028013.4气冲及多功能冲击要求水分少粒形好9123540196动力冲击3.63.97.58.512134348190220236075注：型砂各成分含量皆指质量分数。（2）真空（预紧实）-挤压造型 真空填砂、预紧实-多触头挤压造型，见图18c。 1）优点：节省单独填砂工序、时间；可比气流预紧实减低填砂框高度；噪声小，能耗低 （20%30%）。2）缺点或存在问题：填砂机构要求气密性好并填砂均匀、快速；填砂框、砂箱和模板之间都要求密封；该机抽真空点在模板以上，抽真空方向与填砂方向相反，从动力学讲没有压气流带排气筛预紧实的优点之、和（3）真空-气流-挤压多功能造型 德国KW公司在压气流-挤压造型基础上加一套抽真空装置。1）优点：功能多，并可在气流-挤压、真空-挤压、真空-气流-挤压或只压实等四种方案中任选或轮换，增加了对多种产品的适应性；可缩短填砂工序时间。2）缺点：结构较复杂，造价增加。（4）真空吸气流填砂并预紧实-挤压造型 见图18d。1）原理：抽真空点设置在模板框下面、压实台上；模板上安足够数量排气筛；填砂前抽真空；填砂同时继续抽真空形成吸气流，延时0.51.SS，达一定预紧实和提高透气率；液压挤压；回程取模。2）优点：具有压气流预紧实全部优点；较压气流重力填砂省时，增加投砂速度和初紧实率；从砂箱填砂面进气，面积大、阻力小、吸气流均匀，故较压气流紧实均匀；能耗低；噪声小；结构简单；造价低；较压气流预紧实模板框（Bolster）高度可降低200300mm，简化结构、减轻质量60%以上，从而降低设备总标高、减轻挤压液压缸负荷和便于快换模板；可全线用真空系统代替压缩空气进行清扫等作业，无粉尘飞扬、噪声小。3）缺点：同（2）真空-挤压缺点中的、。4.模板反压造型技术（1）重力填砂预紧实模板反挤压造型 图20a为意大利FORMIMPRESS成形挤压造型机。定量砂斗下口距模板1.5m，靠重力加速度预紧实；补砂框在模板与砂箱间，模样自下方挤入砂箱内型砂，多触头从填砂面终紧实。定量斗中砂量由计算机软件根据铸件调整控制。1）优点：模样表面型砂紧实率高且均匀，模样复制性好，可生产拔模斜度小的薄壁铸件；填砂面型砂紧实度可调，透气性较好；只靠液压驱动，能耗比气冲省60%，比气流-挤压省30%；噪声最小，85dB；结构简单，造价低，维护易；操作简便，生产率高；可用面背砂。 图20 模板反压造型a)意大利Euroimpianti 公司FORMIMPRESS b)德国KW公司Counter Squeeze Procedure2）缺点：模样磨损较大；模板与箱口位置（即挤压行程）误差难控制；模板侧面与补砂框内侧摩擦面密封问题不易解决；为控制铸型紧实率及强度，更换模板后要调整砂量。3）改进：模板设置排气筛，消除气压反弹，提高紧实率及紧实均匀性；用动态液冲压（Hydro-dynamic shock Squeeze）提高