铸件浇冒口清除方法_贺春华

专题综述 1997 年 12 月 8 日收到初稿, 1998年 2 月 16 日收到修改稿。 铸件浇冒口清除方法 广东工业大学 ( 广州 510643) 贺春华 【 提要】概述了铸件浇冒口的各种清除方法 , 冷清除法如锤击敲断法 、 机械切割、 法、 机械折断 法, 热清除法如氧炔焰切割、 电弧切割等离子切割、 导电切割及新型的超声波切割和水砂流切割方法 等的特点和适用范围 。提出要根据铸件的材质和特征 , 正确地选择适当的浇冒口清除方法, 可以提高 效率 , 减轻劳动强度 , 降低成本, 有利于后继工序加工。 关键词: 浇冒口 清除装置 清除方法 在铸造生产中, 铸件浇冒口的清除是一种劳动量 大, 机械化程度还比较低的工序。小型铸铁件的浇冒 口可以在落砂时清除 , 但大多数铸件是在落砂以后才 清除浇冒口 。浇冒口的清除方法可根据铸件的材质、 结构 、 尺寸大小及生产条件来选择 , 主要分为冷清除 法、 热清除法以及新近出现的一些清除方法 。这些方 法各有优缺点, 适用范围也不尽相同。 一 、 冷清除法 1.锤击敲断法 对于中小型铸铁件可以直接用此法清除浇冒口。 对于大型铸铁件的浇冒口, 可以先在浇 冒口的根部 锯槽 , 再用吊车锤击掉。敲击时一定要选好方向 , 以 免损坏铸件。这种方法的优点是使用的工具简单 , 适 用性广, 但缺点是手工操作, 劳动强度大, 生产效率 低。现在有的工厂设计使用了一种气动多向锤1, 代替手工方法可减轻劳动强度 , 提高效率 15 倍。 ( b)外模 ( c)1#芯盒 ( d)2#芯盒 图 1 分解拆图法制作木模示意图 图或芯盒图应尽可能精简 、 明确, 使木模工能据此顺 利地制作木样。图纸可绘制成三个视图 , 必要时可辅 之立体图或立体剖视图, 图上还应标出铸件的收缩率 及其它必要的工艺参数。例如图 1 所示 , 按铸造工艺 图拆解出外模和两个芯盒制造图, 分别制造 , 再组装 到一起而成为模样和芯盒 。 部件图中木模的名义尺寸等于铸造工艺图纸上的 名义尺寸 铸造工艺参数 , 木模的实际尺寸等于木模 名义尺寸 ( 1 + 铸件收缩率) , 或按木模缩尺制作。 当然 , 在一般情况下 , 外模的整体性很强, 对于 简单又无明显凸凹部分的外模 , 尽量不分开制作 ; 对 于外模较大, 且铸件各部分轮廓差别较大, 有明显的 凹凸部分时, 才将外模分成若干部件, 绘制出各部分 结构图, 分别制作, 完成后进行组装。 以我厂为济南重型机床厂生产机床底座为例 , 说 明采用分解拆图法制作模样的效益如下 : 该件重 30 多吨,最 大 轮 廓 尺 寸 为 3500mm 3200mm 2100mm , 空腔多 , 结构复杂 , 采用组芯造型, 共用 砂芯 27 个 。如交给工人直接制作模样, 看图要 10 天, 制作模样要 960 工时 , 再加上表面打磨和喷漆处 理等总共需要 1040 工时 ; 但由技术人员看图大约需 要三天, 然后分解拆图, 绘制部件分解图, 再分别制 模, 大约需要 180个工时 , 现在的工期相当于计划工 期的 17 %, 大大提高了制模效率 。 ( 编辑 : 田秀全) 49 铸造 1998. 4 用锤击敲断法去掉浇冒口后, 一般要用电弧气刨 或砂轮机对浇冒口痕迹进行打磨和表面光饰 。 2.机械切割法 对于铝、 铜合金铸件浇冒口常用锯割法清除 , 常 用的切割机械有弓锯 、 带锯和圆盘锯。此种方法劳动 强度大, 生产效率低 。有些厂家对砂轮切割机进行改 革 2 ,3 , 用来切割有色金属铸件, 其工作效率可提高 7 8 倍 , 减轻劳动强度 。近年来, 出现使用高强度 砂轮片来切割黑色金属浇冒口 , 这是由于砂轮片强度 高, 甚至可在高速旋转时对浇冒口进行砍切 。但用此 种方法切割冒口时, 其尺寸受到限制, 冒口直径一般 不超过切割工具直径的 1/3 , 亦可用片铣刀切割。 图 1 水平切割浇冒口带锯机示意图 1.主动轮 2.水平锯架 3.滚轮 4.锯片 5.工件 6.张紧装置 7. 从动轮 8.电气操作盘 9.工作台 10.驱动装置 11.机架 12.气缸 前苏联墨利 托波里斯克汽车 有色金属铸件厂 制成了一台装有 水平锯条的带锯 机 4, 5 , 用于 水 平切割铸件浇冒 口, 带锯机结构 如图 1 所示。带 锯机由带锯和工 件切割工作台组 成, 两滚轮之间 的距离可调节, 带锯从动轮有张 紧锯片装置 。工件切割工作台装有工件夹紧装置, 工 作时, 安装有工件的工作台不断地转动, 铸件就不断 被送入切割区切割冒口。使用这种带锯机切割浇冒口 , 可以缩小切割残留高度到 2 3mm, 显著缩短浇冒口 切除清理时间。 3.机械折断法 德国通用机械仪器制造公司研制使用了一种铸件 浇冒口折断设备6, 其结构如图 2 所示 。将带浇冒口 的铸件卡在工作台上 , 用液压或机械驱动此工作台旋 转, 并将铸件载至顶断转盘的下方 , 通过工作台和顶 断盘的相互作用而将浇冒口顶断去除。这种方法操作 简便 , 生产效率高, 但能源消耗大 , 仅适用于小型铸 件浇冒口的去除 。 德国 Albert Holfmann 公司生产了一种浇冒口清 除装置 7 , 其结构如图 3 所示 。为了便于装卸和固定 铸件 , 采用了一块用压力缸驱动的可回转拱形压力牙 板, 并使用了用颚板垂直支承在台架上的肘托机构, 在肘托机构的上方顺着冒口有效清除方向, 设置一个 用气力传动的纵向移动冲击柱 。 图 2 浇冒口折断设备 图 3 冒口清除装置示意图 瑞士研制出一种楔刃式浇冒口切割机 8 , 利用 两块压板打开的张力 , 使浇冒口在颈部折断 。该机可 完全代替手工清除浇冒口 , 在西欧国家得到应用 , 用 于切断铸铁件、 球墨铸铁件、 铸钢件上各种形状的浇 冒口 , 具有操作方便 、 不占地方、 零件耐磨和容易调 换、 每小时能处理 1000 2000 个浇冒口 、 无危害健 康的金属飞溅及噪声等优点。 我国也发明了一种楔斧式浇冒口清除机 9 , 如 图 4所示。该机由机头和液压系统所组成。工作时, 液压缸中的活塞杆带动楔头前进, 通过楔头斜面作用 颚板上的斜面, 撑开颚板 , 靠其开合产生的挤压力将 浇冒口折断。 图 4 楔斧式浇冒口去除机示意图 50 铸造 1998. 4 第一汽车制造厂设计制造了一种清除浇冒口用的 涨力机10 , 如图 5 所示 。工作时涨力机悬挂于平衡 图 5 涨力机示意图 装置上, 操纵手柄 可使该机上下、 前 后和左右运动。手 柄上装有开 关按 钮, 楔体插入铸件 与冒口之间, 打开 开关 , 高压油便从 后腔进入油缸, 使 活塞前进 , 活塞杆 驱动楔体运动, 楔爪向两侧滑移转动, 在径向推力作 用下使冒口、 浇口涨断分离。 二 、 热清除 热清除是利用各种不同热源产生的高温 , 使切割 部位金属局部氧化燃烧或熔化 , 同时将熔化的金属带 出而清除浇冒口的方法 1.氧炔焰切割和电弧切割 对于铸钢件和球墨铸铁件 , 可用氧炔焰切割浇冒 口, 切割速度快而且方便 , 但切割球墨铸铁件时的切 割性能不如低碳钢那样好 。为了提高大截面浇冒口切 割速度 , 可以采用加氧切割法 11。其操作过程是, 先用氧炔焰将浇冒口切割处预热到高温 , 然后在该处 用吹氧管吹氧 , 使金属氧化燃烧, 将浇冒口切割下 来, 比单用一个切割枪的清理方法可提高效率几倍甚 至几十倍 , 但耗费氧气较多。 近几年国内市场上市了一种氧熔棒 , 只要接通氧 气, 在氧气的助燃下, 就可以产生 3600的高温, 能用于浇冒口的切割 。 前苏联起重运输机械研究所制造了一种铸钢件浇 冒口自动切割机12 , 可代替手工氧炔焰切割 300 1400mm 厚的铸钢件浇冒口, 切割操作可实现远距离 控制 。 抚顺挖掘机厂铸钢车间曾自己设计制造了一台铸 钢气割机床 13, 用以代替手工操作, 切割轮类铸钢 件浇冒口 , 使用效果较好 。 对于灰铸铁件的浇冒口不适宜用氧炔焰切割 , 可 采用电弧法切割。该法是将碳精棒 ( 也可用电焊条) 和铸件分别与工作电源两极相连, 通电产生电弧 , 形 成局部高温而将金属熔化切割掉。电弧切割速度要比 氧炔切割法慢得多, 且割口质量也不好 。若在电弧切 割时通以压缩空气, 将熔化的金属吹掉 , 可提高切割 效率和切口质量 。将此法称为电弧吹气切割 。 采用氧炔焰切割和电弧切割时 , 会增加切割表面 的硬度和脆性, 且会产生飞溅 , 要注意防止烧伤工件 表面 。 2.等离子切割 等离子切割的基本原理如图 6 所示 。该法的特点 是能量高度集中 , 温度快 , 可以切割各种高熔点的金 属和非金属 , 且切割速度快 , 热影响区小 , 切口较 窄, 变形小, 切割边质量较好, 切割厚度大 ( 可达 330mm) , 成本低。但它要求铸件表面要较为干净, 不能有粘砂。 图 6 等离子切割示意图 3.导电切割 导电切割是一种电加工方法 , 其原理如图 7 所 示 15。切割时, 将低压直流电源的阳极接在待切割 工件上, 阴极接在转动的割盘上, 在两极间通以电解 液, 在电解作用 、 电蚀作用和机械摩擦三者的共同作 用下 , 完成浇冒口的切割过程 。用该切割方法可以切 割任何导电材料 , 切割速度快 , 工效高 , 切口平整光 滑, 热影响区小 , 有利于后序加工 , 切割成本和劳动 强度低, 无粉尘 , 但切割工具损耗大。 图 7 导电切割示意图 三 、 其它清除方法 国外已研制成功一种超声波切割器16, 如图 8 所示 。其频率为 105Hz, 用于切割各种铸件浇冒口和 飞边毛刺 。 此外 , 国内外正在开发一种水砂流切割法, 利用 高压高速细水砂流 ( 流速达 800m/s)切割工件。 51 铸造 1998. 4 图 8 超声波切割器示意图 铸件浇冒口的清除方法很多, 但大多数适用范围 有限 。只要根据铸件的材质和特征 , 选择适当的浇冒 口消除方法, 就可以提高效率 , 降低成本, 有利于后 继工序的加工。下表列举一些工厂的铸造产品和采用 的浇冒口清除方法实例。 参 考 文 献 1 第二汽车制造厂铸造二厂.气动落锤打冒口机.铸造机械,1977 ( 3) :47 2 沈阳铸造厂.铜铝件冒口砂轮切割机.铸造机械, 1977 ( 5) :27 3 上海有色铸造厂.悬臂回转式砂轮切割机.铸造机械, 1977 ( 6) : 19 20 4 彭规锦译.切割浇冒口用带锯机.铸造机械, 1985 ( 6) :62 表 3 浇冒口清除实例 铸件材质清除方法冒口尺寸/ mm使用单位 有色金属砂轮切割机 150 170上海有色铸造厂 铜铝件砂轮切割机 120沈阳铸造厂 铸钢件气动落锤 43二汽铸造厂 不锈钢等离子切割 180甘肃高中压阀门厂 球铁曲轴锯床 240220, 220220广州柴油机厂 轮类铸钢件气割120360抚顺挖掘机厂 高合金铸件导电切割 125广工大铸造实验室 铝合金铸件带锯机-北京二一一厂 球墨铸铁件涨力机6547一汽 5 邬京利.锯割浇冒口用带锯机的改造和应用.中国铸造装备与技 术, 1996 ( 3) :43 44 6 程雪昌译.铸件浇冒口折断设备.铸造机械, 1982 ( 2) :60 7 程雪昌译.冒口清除装置.中国铸机, 1990 ( 6) :65 8 顾介华译.楔刃式冒口切断机.铸造机械, 1983 ( 1) :64 9 李明星.楔斧式浇冒口去除机.中国铸机, 1991 ( 4) :64 10 孙立等.一种新型铸件浇冒口清理机.中国铸机, 1992 ( 4) :39 11 第一重机厂、 哈尔滨工业大学编.大型铸钢件生产.哈尔滨:黑 龙江人民出版社, 1979 12 彭规锦译.铸钢件冒口自动切割机.铸造机械, 1993 ( 3) :59 13 抚顺挖掘机厂铸钢车间.轮类铸钢件冒口气割机床.铸造机械, 1981 ( 1) :29 30 14 陈兰芬主编.机械工程材料与热加工工艺.北京:机械工业出版 社, 1985 15 贺春华等.导电切割机的研制.铸造, 1997 ( 7) :31 32 16 李魁盛主编.铸造工艺及原理.北京:机械工业出版社, 1987 17 甘肃省高中压阀门厂铸造车间.用等离子弧切割不锈钢件冒口. 铸造机械, 1978 ( 6) :21 26 18 广州柴油机厂.大断面球铁曲轴冒口锯床.铸造机械,1978 ( 6) :26 29 ( 编辑 : 田秀全) 1997 年 11 月 4 日收到初稿, 1998年 1 月 9 日收到修改稿。 快速原型技术及其在铸造中的应用 潍坊高等专科学校 ( 潍坊 261041) 王树杰 【 提要】综述了最新发展起来的各种快速原型技术的基本原理和工艺过程 , 介绍了原型技术与铸 造工艺相结合, 快速制作模具和金属零件的情况 。 关键词: 快速原型技术 立体印刷 融积成型 选择性激光烧结 叠层实体制造 直接制造壳型铸造 缩短产品设计和试制周期 , 是提高企业对市场的 快速反应能力, 增强企业竞争力, 降低新产品试制风 险的重要内涵, 是机械制造技术需重点解决的课题, CAD/CAM 技术可显著缩短产品的设计周期, 但要将 CAD 系统的三维造型变成真正的实物, 仍需借助于 机械加工才能实现, 产品的试制周期仍然较长。自 80年代后期以来 , 在美国等工业发达国家出现了一 种名为 Rapid Prototyping Technology 的制造技术 , 中 文译名为快速原型技术, 对缩短新产品的设计、 开发 和试制