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浅谈箱体类零件的铸造工艺流程

发布日期:2018-06-05 14:40:53  浏览:次  来源:

【摘 要】箱体类零件通常形状结构较为复杂,且具有强度高、壁薄、尺寸精度高、内外表面质量高的特点,同时还须具有良好的力学性能、较好的铸造性能和机械加工性。本文从熔炼、造型、制芯、砂处理和清理等方面对箱体类零件的主要铸造工艺流程进行探讨。


  【关键词】箱体类零件;静压造型;铸造工艺流程 


  箱体类零件是部件或者机器的基础零件,它与部件或机器中的轴、套、齿轮等相关零件组装成一个整体,使它们之间保持正确的相互位置,并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力(如发动机缸体、变速箱箱体等)。其作用决定了箱体零件必须具有强度高、壁薄、尺寸精度高、内外表面精度高等性质,而箱体零件的铸造质量会直接影响部件或机器的精度、性能和寿命。下面就箱体零件的铸造工艺流程进行分析探讨。 


  1 铸铁熔炼 


  箱体类零件的材料一般为灰铸铁或铁合金,熔炼温度一般在1500℃左右。目前铸铁熔炼主要是采用冲天炉-感应电炉双联熔炼和感应电炉熔炼。随着熔炼设备的技术水平不断提高,感应电炉具有融化效率高、融化升温快、炉温容易控制、过载能力强、炉子周围温度低、作业环境好、熔炼运行可靠等优点,感应电炉能够满足节能环保方便的要求,所以感应电炉在国内铸造行业已得到广泛应用。 


  炉后可采用桥式起重机和电磁吸盘配置铁料,并加入振动输送加料小车,通过振动输送加料小车将炉料加入电炉内,每台加料小车对应电炉的一个炉体。炉台上设合金斗及合金称量加入装置,称量好的合金加入加料小车并随炉料一起加入电炉内。电炉的除尘可采用炉盖回转排烟罩的形式,产生的烟尘通过除尘系统过滤后达标排放。炉前检验可采用真空直读光谱仪、碳硫分析仪和热分析仪及其它一些常规检验装置,以调整和控制铁液成分和温度,确保铁液质量。 


  2 造型工艺 


  箱体类零件通常具有壁薄、尺寸精度要求高等特点,适合采用高密度造型。高密度造型主要有气冲造型、气流预紧实加压造型、挤压造型、静压造型等形式,这类造型方法要求型砂水分较低(约为2.8%~3.2%),要求型砂紧实率较高(约为37%~42%),铸型表面硬度可达90HB以上,铸件尺寸精度可达GB/T6414-1999的CT8~10级。 


  下面以静压造型线为例介绍其造型工艺。造型线由静压造型主机、翻箱、下芯、合箱、浇注及冷却、落砂等几个功能区段组成。为了满足铸件的品质、尺寸精度、表面粗糙度和生产规模的要求,保证设备的可靠性,造型线主机可选用有质量保障的名优产品。该线采用下芯机下芯,采用浇注机浇注,并配置随流孕育装置。根据箱体类零件的尺寸大小和产量,可采用一箱多型的方法来提高生产效率。 


  浇注后的铸件转运到冷却通廊内冷却,其型内冷却时间一般应大于4小时,落砂后铸件由取件机械手挂上延长冷却悬链,其冷却时间大于2小时。冷却通廊、冷却悬链与造型、浇注跨分开设置,以利于排除湿热烟气。 


  造型线落砂可采用“振动输送机+惯性振动输送落砂机”的方式,用机械手在振动输送机上敲掉浇冒口系统并把铸件放入悬链吊斗内冷却,然后输送到箱体清理车间。根据箱体零件的具体要求,如比较精密的箱体类零件也可采用较先进的落砂装置,使铸件无撞击无损伤落砂,并能将芯砂和旧型砂进行分流。 


  3 制芯工部 


  常用的制芯工艺主要有常规制芯、自硬砂制芯、热芯盒砂制芯、冷芯盒砂制芯、壳芯制芯等。目前国内铸造企业已大多采用冷芯制芯工艺,因其具有无需加热固化节省能源、固化时间短、生产效率高等优点,但是其强度却不及热芯。当冷芯尺寸大且截面薄时,如果取芯后放置不当,会在形成终强度的过程中产生应力而发生变形,从而影响铸件质量,因此一些截面比较薄的重要砂芯应采用热芯制芯。 


  因箱体零件通常都存在各种油道、水道、气道等,这些部位的砂芯截面就比较薄而容易变形,这类砂芯采用热芯制芯工艺较为合适。所以箱体类零件采用冷芯和热芯相结合的制芯工艺,冷芯机生产大砂芯,热芯机生产部分薄截面的小砂芯。 


  大砂芯射制完后,可由人工加吊具取芯并放到输送线托板上,小砂芯射制好后,人工修芯、钻孔、搬运到组芯线上,按照砂芯的工艺位置依次组芯。在射芯机旁可设置砂芯缓存架,调配制芯、组芯的不匹配。 


  组合后的芯组可用涂料机器人抓起、浸涂料、甩去多余的涂料、放到表干炉的辊道托板上进炉烘干。但每隔一定时间,机器人的夹具夹持点要在清洗池中清洗一次。 


  配备一台连续式砂芯烘干炉,涂料后的砂芯加热去除水份并冷却到50℃以下。可采用全自动的辊道输送系统输送砂芯,并设砂芯辊道缓存部分砂芯以匹配造型线生产。 


  4 型砂处理工艺 


  型砂处理工部应连续大量地向造型工部供应质量合格的型砂,核心设备混砂机及控制设备可选用先进的产品,包括混砂机、砂称量装置、辅料称量装置、加水称量装置、温度湿度检测装置、电气及控制装置等应择优选择。根据造型线的用砂量,匹配合适的混砂机。 


  落砂后的旧砂经过三道磁选送入筛砂机,送到双盘冷却器进行冷却,双盘冷却器的出口砂温可以降到49℃以下,冷却后的旧砂水分含量一般保证在1.5~2.5%范围。旧砂砂温和水份的调节可选用具有结构紧凑,运动噪音小优点的双盘冷却器。 


  旧砂中间库中的旧砂,经圆盘给料机、带式输送机、斗式提升机卸入混砂机上方的旧砂斗中,供混砂机用。旧砂经带式给料机进混砂机的砂称中称量;煤粉、膨润土粉和部分除尘器收集粉尘经螺旋给料机先后进混砂机的辅料称中称量;所需的水则经混砂机的水称称量。以上各种材料按设定的配比称量后,加入混砂机中混制,合格的型砂排放后经圆盘给料机、带式输送机送往造型工部供造型线使用。 


  混砂所需的煤粉、膨润土采用气力输送系统压送到混砂机上方的煤粉斗、膨润土斗中,供混砂用。新砂斗布置在爬出地沟的送旧砂皮带机上方,通过螺旋给料机定量加砂。 


  砂处理工部宜采用空间塔式结构布置,以简化物流、节省能源和面积。砂处理工部全套系统可采用PLC+PC集中控制,控制室设模拟屏。 


  5 铸件清理和粗加工 


  箱体类铸件通过悬链冷却并输送到清理工部,取下肉眼可见的明显废品铸件,并放置在规定的地方,用轻型吊车转卸到鳞板输送机上人工粗清,粗清完需要退火的铸件先卸下运到退火区进行退火处理,不需要退火的铸件或者退火后送回来的铸件挂到悬链输送抛丸机上抛丸处理。抛丸后铸件通过平板输送机输送到人工打磨工位,磨掉飞边毛刺,精整铸件内腔的飞边毛刺和铁瘤。 


  精清完毕,需对箱体壳体进行内腔喷丸处理,然后对前面未经退火的铸件进行振动时效。 


  经检验合格箱体,其非加工表面喷快干铁红防锈底漆,进行防锈处理;采用水帘喷漆工艺,快干漆、不烘干;箱体内腔喷防锈液。 


  在粗加工工段进行铸件粗加工,或铸件入库等待发运。铸件粗加工为精加工工序提供定位基准,主要采用专机,配合少量通用机床。 


  6 结束语 


  箱体类零件在机械产品上使用广泛,其质量的好坏不仅影响到机器的装配精度和运动精度,而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。而箱体类零件质量的保证就是其铸件的质量,因此其铸造工艺尤为关键,只有采用更加合理的铸造工艺,才能生产出更好的产品。


 

 
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