PDF《大型床身的树脂砂生 产实践》

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大型床身的树脂砂生产实践 马鞍 山钢 铁股 份有限公 司重型机械设备制造公 司 安徽 张进边敦亭 陆健王成摘要 】 详细介绍了大型床身树脂砂生产的铸造 工艺.

通过合理选择化学成分 , 对铁液进行过热与孕育 处理 , 提高导轨面 的冷却速度 , 能够使床身获得日丁 . . 材质的性能要求 . 分析了床身导轨面产生气孔缺陷的原 因,通过生产实践 , 验证 了树脂砂发气量大是床身产生 气孔的根源 , 只有严格控制树脂加入 量,采取 高温快浇 的工 艺措施 , 才能彻底消除气孔缺陷 . 马鞍山钢铁股份有限公 司重型机械设备制造公 司 对铸铁分厂原粘土砂系统进行树脂砂改造后 , 为提高产 品档次 , 开拓外部市场 , 于 年承接了齐齐哈尔二机 床集团 型锁铣机床身毛坯的制作任务 . 其轮 廓尺寸 , 毛坯单重 , 主要壁厚 , 导轨面厚度 .

一、技术要求与分析 床身是铿铣机床上保证加工 精度的重要部件 , 其 材质应具有良好的减震性 、 耐磨性 、 精度稳定性及较高 的抗压 强度 . 床身技术要求如下 材质为 , 基体组织为分布良好 、 长度 林的型石墨 . 导轨面硬度 , 硬度差成 . 导轨面粗加工后 , 不允许存在气孔 、 夹渣和疏 松等任何形式的铸造缺陷 , 其他部位不允许有裂纹 、 缩孔 等影响强度的缺陷 , 非加工表面质量要求光洁 、 美观 . 为获得高牌号 的力学性能 , 常采取的工 艺措 施有合理选择化学成分 、 改变炉料组成 、 铁液过热处理 与孕育处理 , 以及控制厚大部位的冷却条件等 . 增强市场竞争力等方面有着举足轻重的作用 , 要 不断地提高全 员质量意识 , 树立 质量第一 、 品质取 胜 的观念 , 保证质量体系有效运行 , 并不断深化 . 尽快制定符合当前技术发展要求的机床铸件 新标准 , 特别是高档数控机床需要的机床铸件质量标 准.如机床铸件的尺寸精度 , 重要铸件 导轨面 的平 直度 、 表面粗糙度 、 导轨面表面硬度 、 金相组织 、 石墨 形态和长度 、 基体组织中珠光体的含量和间距 , 以及碳 化物数量等技术性能指标 . 加强铸造专业人 员的技能培训 , 培养造就一 批高素质的骨干人才 , 不断提高铸造从业人 员的思想 、 道德 、 业 务和文化素质 , 这是铸造企业持续发展的不 竭之源和动力 . 重视人才的引进与培养尤为重要 , 通过 厂、校联合建立人才培训基地 , 是当今培养人才的最佳 途径 . 铸造企业没有高素质的骨干人才 , 提高机床铸件 质量就无从谈起 , 最终也会影响机床产品质量水平的整 体提升 . 劳动保护和环境保护是我国铸造工 业生产中 最薄弱环节 , 也是制约我国铸造业发展的主要因素 , 不 但与国际水平相比差距很大 , 而且 与国家提出的创建 和谐 社会 、 建立 绿色铸造 格格不入 . 因此 , 不 断完善健全劳动保护 , 保障铸造从业人 员的人身安全 , 形成 良好的生产工 作环境 , 可使铸造从 业人 员心情偷 快,有效工 作.朋姗 一 的伟犷 加口爹荡 户二 热加工 '

. 研 用 嘴翻 翩 采用树脂砂生 产大型床身铸件 , 具有劳动强 度低、生产效率高 , 以及能够较好地满足铸件表面质量要 求的优势 . 然而树脂砂发气量大 , 在 ℃时测得其发 气量为 一,是普通粘土砂的 一倍,而且对 铁液的温度与流动性十分敏感 , 极易使铸件产生气孔缺 陷.有关类似的情况已多有报道 , 目前比较统一的认识 是树脂砂发气量大是铸件产生气孔的根源 , 必须严格控 制树脂砂中树脂的加入比例 , 根据原砂的情况 , 树脂加 入量一 般为 一.此外 , 针对树脂砂的特性 , 常采取铁液延时凝固的工 艺措施 , 使树脂砂型表面因受 热所产生的气体能及时外排 , 防止铸件气孔的产生 . 另外 , 由于床身材质 具有熔点高 、 流动性差 的特点 , 用树脂砂生产床身的铸造工艺还必须遵循 高 温快浇 的原则 , 并加强树脂砂型芯的排气 .

二、铸造工艺方案 , 造型工艺 浇注系统的设计原则 床身工艺浇注铁液量为 , 因受实际生产条件的限制 , 需同时准备两包铁液 , 分别从两套浇注系统引入型腔 . 为防止两包铁液成分的 细微差异 , 造成床身导轨面上的硬度不均 , 在床身一端 设置底注式浇 口,从导轨处引入铁液 床身的另一端设 置雨淋式浇口 , 从床身上部引人铁液 . 另外 , 直浇道与 内浇道均采用成形陶瓷耐火砖管 . 铸造工艺见图 . 判 判倒 倒倒倒倒倒倒倒倒倒倒倒匕匕匕匕匕匕儿 下 左梦己 己目目日日口日 '

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图冒口 , 砂芯出气 侧边砂芯 , 底注式浇口 床身 造型工艺 雨淋式浇口 冷液储存包 石墨冷铁 , 溢流槽 中心砂芯 依据对用树脂砂生产床身特性的理论分析 , 浇注 系统的设计原则是 ①浇道最小总截面积要足够大 , 且 充型阻力要小 , 能保证铁液快速充型 . ②尽量避免铁液 在流动过程中产生 涡流 或 死角 . ③能够防止气 体卷入且具有一定的挡渣能力 . 浇注系统的计算 对重型铸铁件 , 浇注时间 的通用计算公式 福 式中 ― 浇注时间 , ― 型内金属液质量 , 取.万―系数 , 与铸件壁厚有关 , 查表取夕 . 经计算 , 床身浇注时间应控制在 内.机床类铸件内浇道总面积的经验计算公式 汽、 拓 式中 凡一内浇道总截面积 , 尺―系数 , 一般取尤 一名.由干 通过底注 式 内浇 道 的铁液流程较长 , 并受到导轨底面石墨冷铁的激冷作用 , 降 温较快 , 因此在内浇道计算时系数尤应适当的放大 , 取.底注式内浇道的总截面积为 凡、・ ,,

,对于雨淋式内浇道若无特殊要求 , 取系数尺 即可 , 其内浇道总截面积为 凡内 '

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, , 考虑到浇注系统要有一 定的挡渣能力 , 又要防止 铁液喷溅 , 受到石墨冷铁激冷形成 冷豆夹渣 , 底注 式与雨淋式浇注系统均采用半封闭式 , 其各组元比例设 计为 万、 乓、.具体尺寸见表 . 表 浇注系统尺寸 类类型型内浇道 道 横浇道 道 直浇道 道尺尺尺寸与 与一叻一一一数数数量 功 氏刁 土八八总面积 积雨雨淋式 式尺寸与 与一巾一一一数数数量 巾总总总面积 积 冷铁的选用 导轨面一般属床身铸件上的厚 大部位 , 又 有较高的硬度要求 , 通常需提高其冷却速 率,才能获得所需的材质硬度 . 石墨冷铁具有良好的导 热性 , 与铸铁冷铁相比 , 激冷效果好 , 清砂容易 , 能够 克服铸铁冷铁因锈蚀易产生气孔的倾向 , 且使用方便 , 成本也较低 , 按冷铁厚度与床身导轨厚度之比为 , 矛荡户二 热加工 即以用日乙力 加乙门,暇翩 翩研 胡 '

选用石墨冷铁尺寸为 , 每件床 身共需 块.砂芯出气与冒 口 床身内腔由 个长条砂芯 构成 , 为 了便于树脂砂的发气能顺利排出 , 防止铸件 产生气憋或气孔缺陷 , 每个砂芯均设有气道 , 通过盖箱 引出 见图 . 在床身的 条地脚板上设置 个缩颈冒 口,尺寸为巾 至..溢流槽与冷液储存包 在床身导轨外侧上部 设置溢流槽 , 便于导轨死 角处的气体能够顺利排出 在床身导轨底注式浇 口 的另一端设置两个冷液储存包 见图 , 尺 寸为 , 目的 是收集因流程较长 、 石墨激冷而造成过冷的前端充型铁 液,防止其滞留在导轨处 , 凝固过快 , 使侵入 气体来 不及排出 . 树脂砂的制备 发气量大是树脂砂的基本特性 , 对于高牌号的铸 铁件生产 , 其不利影响尤为严重 . 若铸件品质要求较 高,极易产生气孔废品 . 因此 , 树脂砂的制备应在保证 铸型强度的基础上 , 尽量减少树脂的加入量 . 同时还要 严格控制原砂品质及树脂与固化剂的 含量 . 在树脂砂 制备过程中 , 所选用原材料技术参数见表 一.表原砂技术指标 树脂 , 连续出砂 . 具体型砂配比见表 . 表 树脂砂配比 原 原材料名称 称型号号加入量 再 再生砂 砂砂吠吠喃树脂 脂脂一固固化剂 剂一占树脂含量 角 角形 形 成分 质量分数 , 酸耗值 值 灼减量 量系系数 数数数数数数数数数数数数数八刀,,

含泥量 量 含水量 量量量住住.化学成分的选择 碳与硅都是强烈促进石墨化的元素 . 由于石墨的 强度与硬度极低 , 加之片状石墨对铸铁的割裂作用 , 同 时涉及片状石墨的形态 , 故灰铸铁中碳当量越高 , 其强 度和硬度就越低 . 然而较低的碳当量 , 会使铁液的流动 性变差 , 易产生白口 、 气孔与收缩缺陷 . 的碳当 量一般为 一.锰和硫都是稳定碳化物 , 阻碍石墨化的元素 , 提 高锰含量能增加并细化珠光体 , 提高基 体强度 . 由于 与 两者共存时 , 会形成 , 成为灰铸铁中不宜多 也不宜少的异质相 . 若、时,会使灰铸铁孕育 效果极差 . 因此 , 适当放宽对含 量的控制并无害处 . 磷可 显著提高铁液的流动性 , 固溶的 还 能强 烈 提高铸铁的硬度 , 但由于 在铁素体中的溶解度极低 , 易形成严重偏析 , 加剧厚大部位的疏松 , 一般以 、 二一为宜 . 综上所述 , 床身的化学成分设计见表 . 表 映喃树脂技术指标 粘 粘度 ℃ 密度 度竺竺游离 甲醛 醛・一℃心一一'

成表项目铸件原铁液 床身的化学成分 质量分数 一名一一,票一一一表固化剂技术指标 型型号号技术指标 标 砂温 温℃℃密密密度 度 总酸含量 量 游离醛 醛 粘度 度度℃℃℃・一一一乃乃一刀一 刀刀一一巧一一一树脂砂混 制工 艺流程 石 英砂 对 甲苯磺酸 塑些卜 吠喃树脂 燮塑 出砂 . 采用连续式混砂 机,气动送砂 , 螺旋搅拌给料 , 先加人 固化剂 , 后加人 熔炼与浇注 熔炼设备 经工 艺计算 , 浇注床身要一次性 提供 左右的铁液 , 需同时开启铸铁分厂所有熔炼设 备与工频炉各一 台,比冲天炉一座 才能满足 要求 . 铁液分配是两台工 频炉负责提供 铁液 , 冲天炉 负责提供 铁液 . 炉料情况 焦炭 山西铸造焦 , 块度一巧生铁 普通 生铁 废钢 公 司内部角钢边 角料与社会回收废钢 . 冶炼工艺 采取工频炉与冲天炉双联熔炼方 式,冲天炉炉后配料主要通过加人大量废钢 , 来降低碳 冲诈以 口,爹荡 户二 热加工 '

. 研 用 愧藕 翩 当量 , 视生铁化学成分 , 一般加人量为 一,另添加少量锰铁合金与硅铁合金 , 使铁液达到设计成分要 求.先期熔炼的冲天炉铁液倒入工频炉........