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消失模涂料及機床鑄件實型鑄造應用
消失模涂料及機床鑄件實型鑄造應用
消失模鑄造外觀尺寸精度高、生產周期短，在汽車和一些中小鑄件應用比較廣泛，在機床鑄件應用比較少。主要原因是機床鑄件上下面質量要求比較高，消失模鑄件容易產生皺皮、黑癍等鑄造缺陷。隨著我國裝備業的快速發展，研制和開發各種高檔數控機床非常迅速。由于受市場需求的影響，有些大型機床技術含量雖然高，需求量非常少，還有些機床交貨期非常短。為了降低成本和縮短生產鑄件周期，有些鑄件用消失模鑄造是最佳方法。為了解決這個問題齊齊哈爾大學和齊齊哈爾第一機床廠聯合研究鑄鐵件消失模涂料和聚苯乙烯泡沫塑料板質量，設計了澆注系統整體連接方法和輔助胎模等多種鑄造方法，經過半年的生產應用，生產多種床身鑄件和40t重工作臺及1200t大型機床鑄件，效果好。本文介紹了采用消失模生產大型床身鑄件的鑄造過程，以及在生產中采取輔助胎模、冒口封閉式連接等工藝。
1.涂料在消失模鑄造所起的作用
消失模鑄造是用泡沫塑料制作模樣刷上涂料后，填人樹脂砂或疏松的不含粘結劑的砂子，澆人金屬液，泡沫塑料模樣汽化后金屬液充滿該空間，冷卻形成鑄件。它具有尺寸精度高、成本低、生產周期短等多種優點。但各項技術必須控制好，否則容易出現粘砂、黑斑等鑄造缺陷。涂料是消失模鑄造過程的關鍵技術之一，對消失模鑄造的成功與否起著至關重要的作用。其消失模鑄造涂料的主要作用是：
1）提高泡沫塑料模樣的強度和剛度，保持模樣尺寸的穩定性。
2）防止在運輸、填砂及振動時模樣遭到破壞或變形，以保證鑄件的表面質量。
3）當金屬液在澆注過程中取代泡沫塑料模樣時，涂料是砂子和金屬液之間的主要屏障。涂料在這個過程中起的作用是阻止金屬液透過涂料滲透到砂子中。保持在澆注時鑄型的穩定性。
·474.消失模鑄造及實型鑄造技術手冊
4）將在澆注過程中泡沫塑料模樣熱分解的產物（大量氣體或液體等）順利地排出到鑄型之外，防止氣孔等缺陷的產生。為此，消失模鑄造專用涂料應具有良好的工作性能和工藝性能。
2.大型消失模鑄鐵件專用涂料的組分
（1）耐火粉料 耐火粉料選擇石墨粉，除了考慮石墨粉優良的物理性能外。較輕的密度是大型消失模鑄鐵件專用涂料的首選。
（2）載液 由于模樣尺寸較大涂刷后不上窯，為縮短生產周期選用工業乙醇和甲醇的混合物為載液。
（3）粘結劑 消失模鑄鐵件專用涂料與普通砂型涂料較大的區別是消失模鑄鐵件專用涂料常溫強度較高而高溫透氣性好。因此，在選用粘結劑時要減少無機粘結劑的使用，增加有機粘結劑的比例。
（4）懸浮劑 消失模鑄鐵件涂料層比普通砂型鑄造涂料層厚很多，涂料一般呈膏狀，因此一般不刻意增加懸浮劑的加入量，尤其無機物懸浮劑不要使用，以保證良好的透氣性。
（5）其他添加劑 主要加有微量表面活性劑和消泡劑等。為保證模樣的涂刷性和干燥后在搬運及填砂過程中涂料層不脫落，在涂料中必須加有適量的表面活性劑。
（6）涂料的配比 由于涂料質量、成本問題，消失模鑄造在大型鑄鐵件上特別是機床鑄件上沒有廣泛推廣和應用。故此需要研制一種材料采購方便、質量穩定、價格合理，能夠長期推廣應用的涂料。為此經過多次研究、反復試驗，研制了消失模鑄造涂料（質量分數）為：土狀石墨30%—35%、片狀石墨30%—35%、乙醇（含部分甲醇）300/0—35%、聚乙烯醇縮丁醛（PVB）2. 5% N3.0%、酚醛樹脂1.00/0-1.5%及松香等。經過生產1200t鑄件，最大鑄件工作臺質量40t，經過檢驗和機械加工效果很好，達到設計標準。目前齊齊哈爾第一機床廠已經普遍在10- 60t的單件小批量的工作臺、床身、床頭箱等鑄件上采用消失模鑄造，經過生產驗證，效果很好。
由于床身鑄件的模樣尺寸大，模樣在涂刷涂料后靠自然干燥，因此選用的是醇基涂料。經試驗確認涂料的涂掛層厚度為1.5-2. Smm為宜。
3.白模材料的選擇
（1）模樣材料的選擇 模樣材料選擇聚苯乙烯泡沫塑料厚板。聚苯乙烯泡沫塑料的物理性質十分重要，密度大、強度高，制作模樣的剛度好，但汽化時產生的煙火大，當泡沫塑料模樣不能充分燃燒汽化時，易產生鑄件夾渣。密度低，板材強度不夠，鑄件模樣在運輸、造型時易損壞，綜合考慮選密度為22kg/m，。
（2）模樣所用膠帶的選擇 在制模樣時，因板材之間的縫隙，或搬運時的磕碰劃傷，模樣表面會出現細縫和凹坑，要用膠帶紙將細縫和凹坑填平，以防在涂刷時涂料侵入或砂子擠人造成鑄件缺陷。
（3）造型材料 采用樹脂砂為造型材料，粒度為40—70目，樹脂加入量為砂質量的1.2%，固化劑選用二甲苯磺酸溶液，加入量為樹脂質量的60%，樹脂砂強度>lOON/cm‘。
4.床身的鑄造工藝設計
床身模樣用聚苯乙烯泡沫塑料板分塊成型后粘結而成。如牌號HT250數控臥式車床床身鑄件幾何尺寸為8100mm x 2100mm x 900mm，毛重27.1，。為防止在造型時模樣變形，在床身8100mm長度上放有40個支撐架。同時在床身）9架接合面做一輔助胎模，增加了個分箱面。在造下箱時先造一個輔助胎模，等取出后再放鑄件模樣，這樣即可減少空腔內支撐的麻煩，又可防止鑄件變形，如圖12 -36所示。
（1）澆注系統的設計 澆注系統尺寸設計的正確與否，是能否獲得合格鑄件的首要問題。在消失模鑄造的澆注過程中，鐵液在型腔內受模樣分解產物的阻力及模樣汽化過程中鐵液的熱量損失影響其流動性。一般很難做出精確計算，因此，常采用一般澆注系統計算方法進行。
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