随着我国制造业的发展,制造技术及产品质量不断提高,对铸件质量的要求也相应提高。把机床铸件中气孔、砂眼、渣孔、应力、变形、裂纹、缩孔、缩松、缩陷等铸造缺陷减小到较低的限度是 铸造工作者长期以来致力研究的重要内容。笔者公司生产的入料座作为机床产品重要组成部件,由于缩陷缺陷造成的废品给公司造成了巨大的损失。笔者将介绍对该铸件的缩陷缺陷进行的工艺研究,并探讨其形成机理和防止措施。
按照上述工艺连续生产多件,发现铸件表面有塌陷的瘪坑,在对应瘪坑部位的铸件横截面内部有缩孔或缩松。瘪坑表面粗糙度同其它不塌陷的表面无差别,即同样也与砂型型壁表面接触,复制了型壁表面的痕迹。该缺陷多出现在铸件较厚部位或结构热节处。
铸件凝固时,如果金属液在型腔中形成封闭固体外壳 ,而壳 内处于真空状态,高温下外壳 强度不足、承载能力差时,就会在大气压力作用下使外壳 塌陷而形成缩陷。根据该缺陷多发生在铸件厚实部位可以看出,由于这种部位壁厚较大,凝固速度较其它部位缓慢,因而该部位容易成为其它部位的补缩源:其它先凝固部位凝固收缩时会从该部位吸取铁液作为补缩源,而该部位较后凝固收缩时,其它部位早已凝固结束,因而无法得到外来铁液补缩而较容易产生缩孔、缩松。缩孔、缩松得不到补缩,就会形成负压,比内部凝固略早,但尚未完全凝固结束的外壳 在大气压力作用下就会被压瘪而形成瘪坑缺陷。
在冒口根部及内浇道附近为铁液较后凝固区域,铁液在后期凝固时补缩不及时,或是 补缩通道不畅都会造成缩孔等缺陷;此外,机床床身铸件顶面的冒口属于冷冒口(铁液不是 经由冒口进入铸件,而是 先进入型腔,温度降低后才进入冒口,冒口的作用实际上是 收集从型腔流出的冷铁淤,冒口尺寸又小,冷速较快,而由于进入冒口的铁液经由冒口颈,使冒口颈处于过热,此处铁液较后凝固,因而冒口颈部位也较容易产生缩孔、缩松。
根据模拟结果及实际生产情况,进行工艺改进,将冒口高度由120 mm增加到150 mm,增大冒口的铁液压力,并且在铸件厚大部位较后凝固区域增加与浇注系统相连接的侧冒口(铁液先进入冒口,加热冒口后再进入型腔,因而属于热冒口),并使补缩通道尺寸足够大。由于增加了侧冒口,工装受限,因此由一箱2件造型改为一箱1件造型,具体工艺。
工艺改进后共生产20件铸件,通过观察冒口形态,发现冒口中间部位收缩很深,可见冒口起到了很好地补缩作用。对生产的入料座铸件进行检查并通过UT探伤,虽然有2件铸件有较小尺寸的缩松,但是 其位置处于铸件内部毛坯面上,因此不影响铸件使用,而且铸件中的缩陷、缩孔、砂眼、气孔等缺陷也基本消除。
通过对大型机床床身铸件的缩废产生的原因分析,将冒口大部位较后凝固区域增加与浇注系统连接的热侧冒口,使补缩通道尺寸足够大、冒口补缩能力增强,从而避免了缩陷、缩孔、缩松缺陷的产生,由一箱2件造型改为一箱1件造型,使铁液平稳充填铸型,有利排气、排渣,减少涡流和卷气。
泊头市东建铸造有限责任公司(http://www.dongjianzhuzao.com)是 以床身铸件由于灰口铸铁含碳量高,接近于共晶成分,故熔点比较低,流动性良好,收缩率小,因此适宜于铸造结构复杂或薄壁铸件。立车铸件均采用树脂砂、消失模实型铸造,单件达到40吨以上,年生产量在8500吨左右。包括床身、工作台、立柱、横梁、龙门顶、连接梁。树脂砂就是 把原砂和树脂混合后形成树脂砂,把树脂砂打入模具型腔中,通过加热或催化剂方法使其成型,成型后的坭芯再放入浇铸模具中进行浇铸。实型铸造是 将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇,刷涂耐火涂料并烘干后,埋在干石英砂中振动造型,在负压下浇注,使模型气化,液体金属占据模型位置,凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。