谈CO2水玻璃砂铸型浇注B级钢过程中的气体排除
内容提要:本文对CO2水玻璃砂铸型浇注B级钢过程中的气体排除,从铸型、合金及浇注、排气眼几方面探讨气体排除问题,从金属型铸造、压力铸造,结合普通的砂型铸造来分析气体排除问题,经过实践,证明提出的排气眼设计原则上可行的。
关键词:CO2水玻璃砂铸型 B级钢气体排除
前言
我们在生产侧架系列产品中,用CO2水玻璃砂铸型、B级钢材料铸造,经历过在铸型上扎许多排气眼,最多32个,扎较少排气眼, 16~20个。对此,本文进行了探讨。
铸型在浇注过程中会产生大量气体,气体若不能及时排出,铸件易产生气体缺陷,所以必须及时排除气体。
这些气体主要来源有三方面:
第一金属液在冷却时析出,在熔炼过程中的产生的气体。
第二型砂中水份在钢液的高温烘烤下,变成的水蒸气(其体积膨胀相当惊人,大约会是水的7000多倍)。
第三型砂中的煤粉、油类、糊精及粘结剂成份在金属液的高温环境下被引燃,也会产生大量气体。如:粘芯胶在使用不当时易产生大量气体,涂料中的水份也是产生气体的主要来源。
如何将产生的气体及时排出,是造型工作中应该重视的问题。虽然型砂铸型有一定的透气性和排气能力,但还须加强砂型、砂芯的排气。
从CO2水玻璃型砂铸型来说,其铸型砂芯硬化后的水份小于1%,发气量是较低的,仅次于烘干水玻璃砂和水玻璃—酯水玻璃砂,而湿型浇注,树脂砂浇注都有较高的发气量。以发气总量来看,应该产生较少的气体缺陷。
从合金对生成气孔的敏感程度来说,其敏感度从强到弱依是:
球铁>耐热钢> B级钢>中碳钢>高锰钢>灰铸铁
从B级钢的浇注温度来说,近似于ZG230-450浇注温度(1550℃--1585℃),该温度下是不易产生气孔的,而高于或低于此温度气孔现象会很严重。
所以从气体产生的来源和条件看,应该以控制金属液中气体析出,型芯砂水份和控制铸型中粘结剂等产生的气体着手。
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气孔缺陷的产生跟发气量,发气速率及发气时间有很大的关系。增加铸型中粘结剂量等发气物质,会使发气量增大;浇注温度高,产生的气体量多;型芯砂中水份高,发气量大。发气量大同时也伴随有较大的发气速率。一般情况,浇注后发气量达峰值的时间为15—30S,这些具有高发气速率的气体,会在金属和铸型的界面造成较大背压,往往引起气体缺陷,而铸型透气性的改善,就可改变其结果。
因此,在造型和模型上常采取改变透气性的措施来达到消除气体缺陷的目的。
金属型铸造时排气眼的设计原则
因为制作金属型的材料本身没有透气性,排气系统设计不好会使铸件产生冷隔,浇不足,外形轮廓不清晰,气孔等缺陷,因此设计金属型排气系统的原则是:
1必须考虑金属液的充型过程,依据铸件在金属型中的位置,浇注系统和型腔在浇注时气体的排除联系起来设计,可能时最好开设排气冒口。
2 利用分型面开设排气槽排气。
3 型腔中的凹处,以及个别凸起部位要进行排气。
4排气系统的截面积原则上要等于或大于浇注系统的最小阻流面积。
压力铸造时排气眼的设计原则
压力铸造比金属型铸造在高压下,以高的速度填充压铸模型腔,更必须设计好排气系统,其排气道的设计原则:
1.尽量设计在便于加工和清理模具的表面上。
2.排气道不能被金属堵塞。
3.排气道的总截面积,一般按内浇道面积的20%--50%来确定。
4.盲浇道端一般都开设排气道。
5.溢流槽处开设排气道。
普通的砂型铸造排气眼的设计原则
普通的砂型铸造,因其铸型具有透气性的特点,其设计原则为:
1.铸型排气系统设计要求:造型时在上、下型,尤其是上型扎
出离模样5—10mm距离的铸型排气孔,使气体顺利排出型外,不能让通气孔伸至型腔。因为浇注时,金属液进入通气孔堵死,通气孔失去排气作用。
2.安放出气冒口排气,相当于压铸的溢流部分通气,故往往要安
放在最高处。
3.砂芯的排气设计,要保证在足够的吃砂量和排气能力,通畅的
把气体引到铸型外,不能让金属液或型砂等堵塞排气通道。
综上所述,结合我们生产摇枕、侧架的实际条件,提出其排气系
统设计考虑原则是:在普通砂型铸造排气系统设计的原则,应遵循:
1.保证型芯砂的透气性,控制发气量、发生速度和发生时间因素,
不过多使用发气量大的材料,如粘结剂,粘芯胶,涂料等,选
择合理的原砂搭配。
2.保证钢水不产生过多的气体,钢水成份,温度合格,脱气良好。
3.同时考虑铸件浇注系统和排气系统设计,使排气系统的面积≧
浇注系统阻流面积。依据钢液的填充状态,如填充速度等设计
排气系统。
4.利用分型面设计排气道,方便排气。
5.排气系统的设计方便造型、清理操作。
6.把气眼设计到金属液上升速度快,易形成背压,排气不良、需
要冷却(气眼具有物理冷却作用)位置较高、金属液最后到达
的地方。
7.气眼的设计不要影响铸件的温度分布状态,降低金属液的充型
能力(充型速度),造成紊流。
下面是对现生产侧架的排气系统面积进行分析:
1.侧架的浇注系统阻流截面积:S阻=πX
2.752=2
3.75(cm2)
侧架冒口的排气面积:S冒排=π面积(12X4+1.752X 2)=26.22(cm2)能满足铸型的充型要求。
2.若目前不去掉12个φ8气眼
S’冒口+气眼=π(0.42X32+12X4+1.752 X 2)=42.37(cm2)
铸型排气面积接近阻流面积2倍,排气能力富余。
3.若去掉12个φ8气眼
S”冒口+气眼=π(0.42X20+12X4+1.752 X 2)=36.25(cm2)
铸型的排气面积接近阻流面积的1.5倍,排气能力足够。因而去掉12个气眼的设计是可行的。
现生产侧架的排气系统符合普通的砂型铸造排气眼的设计原则经跟踪生产的侧架,无因排气系统去掉12个气眼而引起的质量问题,方便了造型、清理、探伤操作,消除了原先气眼下产生缩裂的条件,没有缩裂发生。
参考文献:
1 《铸造
手册
华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载
特种铸造》机械工业出版社1994年4月
2 王文清李魁盛《铸造工艺学》机械工业出版社2002年8月
浙公网安备 33021202002483