CN103920850A

CN103920850A - 一种新型v法铸造工艺

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Publication number: CN103920850A
Application number: CN201410173573.4A
Authority: CN
Inventors: 王治国; 梁福云
Original assignee: WENSHUI COUNTY YIXIN CASTING Co Ltd
Current assignee: WENSHUI COUNTY YIXIN CASTING Co Ltd
Priority date: 2014-04-28
Filing date: 2014-04-28
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2034-04-28
Also published as: CN103920850B

Abstract

本发明一种新型V法铸造工艺，属于V法铸造技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种取消通气孔，采用负压控制浇铸过程，产品次品率低，工艺出品率高的新型V法铸造工艺；解决该技术问题采用的技术方案为：将上、下模板分别安装在两个工位上，模板、模样上的出气孔要畅通；烘烤型腔的薄膜，当薄膜加热到镜面时，落下起落架，打开真空阀门，进行负压覆膜；在薄膜上喷涂料并吹干；放置砂箱与模板上进行振动填砂、刮平箱顶面；放上背膜，砂箱插上负压管抽真空系统，同时切断模板上的真空；翻箱，下芯；同样方法制作上箱；合型，浇注，在浇注过程中，上、下箱均插接有负压管抽真空系统；本发明可广泛应用于铸造。

Description

一种新型V法铸造工艺

技术领域

本发明一种新型V法铸造工艺，属于V法铸造技术领域。

背景技术

V法铸造也称负压铸造或真空铸造，它是借助真空压力将加热呈塑性的塑料薄膜覆盖在模样或模板上，向箱内填入无粘接剂的干砂，再用塑料薄膜将砂型顶面密封，抽真空，使砂型紧实，起模、下芯、合型、浇注直到凝固得到铸件。

V法铸造技术引入我国已有三十多年，这种环保、新颖的铸造工艺取得了很大的进步，但是，V法铸造从研发到推广，及其改进，都是建立在有通气孔（或冒口）的基础上，而对通气孔(或冒口）带来的气孔、夹渣、缩松、负压损失等缺陷一直不能从根本上得到解决，致使V法铸造的产品次品率高，工艺出品率低，使人们对V法铸造技术产生怀疑，损害了V法铸造这种先进工艺的形象。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种取消通气孔，采用负压控制浇铸过程，产品次品率低，工艺出品率高的新型V法铸造工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种新型V法铸造工艺，包括以下工艺步骤：

第一步：将上、下模板分别安装在两个工位上，模板、模样上的出气孔要畅通；

第二步：烘烤型腔的薄膜，当薄膜加热到镜面时，落下起落架，打开真空阀门，进行负压覆膜；

第三步：在薄膜上喷涂料并吹干；

第四步：放置砂箱与模板上进行振动填砂、刮平箱顶面；

第五步：放上背膜，砂箱插上负压管抽真空系统，同时切断模板上的真空；

第六步：翻箱，下芯；

第七步：同样方法制作上箱；

第八步：合型，浇注，在浇注过程中，上、下箱均插接有负压管抽真空系统，该负压管抽真空系统采用计算机智能化动态控制，以实现对上、下箱负压度的实时控制，无需设置通气孔；

第九步：打箱、落砂、清理铸件。

所述第二步和第三步中的薄膜为EVA塑料薄膜。

所述第四步中的填砂为原砂，所述原砂的规格为：SiO₂>95％，含尘量<1％，灼烧面<0.25％，含水量<0.5％；所述原砂的配置为：20%为70目，60%为100目，15%为140目，5%为200目。

所述第三步中的涂料成分为：320目的刚玉粉占50%，320目的硅玉粉占25%，200目的硅玉粉占18%，凹凸棒土占2%，锂基膨闰土占1%，聚乙烯醇缩丁醛占1%，热塑性酚醛树脂占1.5%，硅酸乙酯占1%，还包括微量的表面活性剂和偶联剂；所述涂料的载体为乙醇。

所述上、下砂箱内负压管道采用双层或多层复合配置，吸孔的总面积大于砂箱表面区域面积的10%，所述负压管道距离铸件的直线距离不大于10cm，负压管道之间的距离不大于15cm。

所述第四步中的振动填砂时振动加速度控制在10～15m/s²，频率为50Hz，振幅为0.5～1mm，振动填砂后砂型的硬度大于85。

所述第八步中开始浇注时，上、下箱采用不同的负压值；在浇注开始、浇注中间、浇注后期、浇注完成后四个阶段，下箱负压值参考值分别是：45-30-35-50kPa；上箱负压值参考值分别是：35-30-40-50kPa；各浇注段的负压值均动态变动，不同阶段的P_气值均通过计算机智能化动态控制，使型腔内的气压全过程适合工艺要求。

所述EVA塑料薄膜的厚度为0.06mm～0.14mm。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明在浇注过程中，对上、下箱上插接的负压管抽真空系统采用计算机智能化动态控制，以实现对上、下箱负压度的实时控制，同时本发明无需设置通气孔，取得以下进步：

（1）、可以解决V法铸造中卷入性气孔、夹渣以及由于通气孔二次爆炸带来的不可避免的缺陷提高了工艺出品率，降低了产品的次品率。

（2）、由于无任何通气孔，可以简化浇注系统，提高造型效率。

（3）、新型V法铸造实现无任何通气孔、冒口可以实现一箱多件。根据箱体大小、产品结构，一箱可以从几十件到上百件，解决了V法工艺从发明到现在都无法解决的生产中小件效率低下，工艺出品率低的根本性问题。

（4）、现有V法铸造技术，大部分厂家出产平衡重、机床身、炉篦等一些比较笨重的，粗糙的非加工件，本发明新型V法铸造技术实现V法铸造的瓶颈，可以出产精密的、高质量的、高附加值中小型需要加工的铸件。

（5）、降低成本，提高企业收益。

A.由于取消通气孔及冒口，工艺出品率可提高10～20％，产品成品率可大大提高。

B.新型V法铸造技术提高了生产效率，降低可变成本。

C.生产中、小、件需要加工的高质量的铸件，提高产品的销售价格，增加企业的收益。

（6）、本发明新型V法铸造技术适用性强，出产规模从每几千吨、几万吨到十几万吨都可以满足。

（7）、本发明新型V法铸造技术出产建设期短、投资少、适用性强、工艺参数容易控制，可以在铸造行业迅速推广，使我国V法铸造水平尽快赶上或超越国际先进水平。使我国的铸造技术实现跨越式的发展。

具体实施方式

本发明一种新型V法铸造工艺，包括以下工艺步骤：

第三步：在薄膜上喷涂料并吹干；

第四步：放置砂箱与模板上进行振动填砂、刮平箱顶面；

第六步：翻箱，下芯；

第七步：同样方法制作上箱；

第九步：打箱、落砂、清理铸件。

所述第二步和第三步中的薄膜为EVA塑料薄膜。

所述EVA塑料薄膜的厚度为0.06mm～0.14mm。

实现新型V法铸造技术必须解决以下四个技术问题：

一、塌箱的问题；

二、浇注呛火及反喷；

三、砂型变形的问题；

四、抬箱问题。

解决以上四个问题所采用的技术方案如下：

一、解决塌箱问题的方案；

第一、型腔内气压的动态平衡，保证在浇注全过程中，型腔内的气压、型砂的负压度始终处于工艺允许的范围内。

第二、根据散体力学，干砂三向应力状态分析，并应用于气隙中涂层受力情况，避免塌箱的受力关系：

式中：P₀---大气压强（MPa)；

H---气隙至铸型顶面距离（m)；

P_腔----气隙内的压强（MPa)；

P_阻----涂型和型砂移动单位面积阻力之和（MPa)；

P_砂----型砂堆积密度（kg/m3)；

g-------重力加速度（m/s2）；

------干砂的内摩擦角；

S-------受力面积（㎡）；

P_型----铸型内压强（MPA)。

根据上述理论，解决塌箱步骤：

（1）、选用合理形状粒度的原砂，同时要兼顾流动性、紧实性与抗剪性。

原砂的成分要求：Si0₂>95％、含尘量<1％、灼烧面<0.25％、含水量<0.5％；原砂的配置：70目20%、100目60%、140目15%、200目5%。

（2）、配置适用工艺要求的专用涂料，使其抗剪性、透气性符合工艺要求。

涂料的成分：刚玉粉320目50%、硅玉粉320目25%和200目18%、凹凸棒土2%、锂基膨闰土1%、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）1%、热塑性酚醛树脂1.5%、硅酸乙酯1%；以及表面活性剂适量、偶联剂适量；载体为乙醇。

（3）、确定砂箱内负压管道合理布置，符合工艺要求的抽气面积及最佳位置。

砂箱内负压管道采用双层或多层复合配置，吸孔的总面积，大于砂箱表面区域面积的10%。负压管距离铸件的直线距离不大于10cm,负压管之间的距离不大于15cm。

（4）、浇注时，上下箱负压度分别控制，并采用计算机智能化动态控制。

（5）、选择合适的振动参数，使砂型的强度、透气性符合工艺要求。

振动加速度控制在10-15M/s2 频率为50HZ 振幅为0.5-1MM 砂型硬度大于85.

（6）、合理选择浇注系统，浇注截面积的大小和位置，使金属液流动平稳，不出现”闪流”，不猛烈冲击砂型。

二、解决浇注呛火及抬箱问题方案；

浇注时，金属液不反喷、呛火、抬箱的条件为：

P₀---大气压强（MPa)；

H---气隙至铸型顶面距离（m)；

P金---金属液密度（kg/m3)

g-------重力加速度（m/s2）；

S-------受力面积（㎡）；

P_气---塑高温金属液的压强（MPa)。

根据上述理论，解决浇注呛火及抬箱问题的步骤：

（1）、开始浇注时，塑料薄膜（EVA）液化、气化的过程中，涂层的透气性差，透气面积小，根据不同产品，浇注位置适当增大上箱或下箱的负压度，使P_气达到上述要求。

浇注时上下箱采用不同的负压值。下箱负压值：浇注开始、浇注中间、浇注后期、浇注完成后分别是：45-30-35-50kPa；上箱为：35-30-40-50kPa，各浇注段的负压值动态变动

（2）、浇注过程中，根据不同产品，不同阶段的P_气值，利用智能化控制系统，调整负压度，使P_气全过程适合工艺要求。

（3）、尽量使用发气量小，满足工艺要求比较薄的EVA整料膜。

EVA薄膜厚度控制在0.06mm～0.14mm。

（4）、控制原砂的粉尘量，砂型的透气性符合要求。

原砂的粉尘量<1%，型砂透气性控制在10-12cm2/Pa·min。

（5）、使用醇基涂料，并且进行烘干，尽量减少涂层中醇基的残留量。

三、解决砂型变形问题方案；

维持砂型不同型腔移动的条件：

式中：P₀---大气压强（MPa)；

H---气隙至铸型顶面距离（m)；

P_腔----气隙内的压强（MPa)；

P_阻----涂型和型砂移动单位面积阻力之和（MPa)；

P_砂----型砂堆积密度（kg/m3)；

g-------重力加速度（m/s2）；

------干砂的内摩擦角；

S-------受力面积（㎡）；

P_型----铸型内压强（MPA)。

1、大面积变形的解决方案与解决塌箱问题方案雷同。

2、局部小范围砂型变形的解决方案：

（1）、砂型紧实度要均匀，防止局部砂型松软而变形。

（2）、砂箱内抽气管道要合理，防止由于距离过远或抽气面积小，而造成局部负压高导致局部砂型强度低而变形。负压管道多层次，近距离分段配置，管道间距不大于15cm，负压管道距离离铸件的直线距离<10cm。

（3）、合适的浇注速度，不出现断流现象。

（4）、合理的砂层厚度，防止局部砂层厚度不够。

砂箱内铸件直接的距离>6CM,铸件距离箱面、箱壁的距离不小于10CM。

（5）、防止型腔EVA薄膜、箱顶薄膜破损。

本发明采用无通气口浇注技术，即铸型与大气相连通的通道只有浇注系统，浇注系统可以是直浇道、横浇道和内浇口，浇铸时使得铸型处于密封状态。

本发明在浇注过程对砂型气压实施控制的技术。

第一、通过开关量信号对砂型气压进行控制的技术：利用节点式控制仪表对砂型气压进行控制的方式。

第二、通过模拟量信号对砂型气压进行控制的技术：利用PLC控制器、压力变送器、上位机即工控机、触摸屏、文本显示器等，对砂型气压进行控制的方式。

下面结合生产卡车支架对本发明作进一步说明。

卡车支架外形尺寸：40*12*18cm、单重11.5kg、材质要求500-7；

砂箱、性板尺寸为：1350*2000mm；

砂箱高度：上箱250mm，下箱150mm；

每箱支架12件。

工艺步骤：

1.上下模板分别安装于二个不同工位，模板、模样上出气小孔要畅通。

2.安装浇注系统，本工艺无通气孔，浇注系统简单、便捷。直浇道为锥形口，最小尺径40mm，每只支架设计一个内浇口，内浇口尺寸40mm*40mm。

3.烘烤型腔塑料薄膜，等薄膜加热到镜面光洁度时，落下起落架，打开真空阀门，进行负压覆膜，真空度控制在>30KPA.EVA薄膜厚度0.1MM.

4.检查覆膜质量，如有棱角不清晰、局部破损、破损太大会影响铸件表面质量时，要重新覆膜。

5.在薄膜上喷涂料并吹干。涂料用自制的醇基涂料，涂料配比按照前面叙述。喷涂时采用无气喷涂。涂料厚度为0.4～0.5mm，喷涂时要注意，不要有漏喷或堆积现象。

6.放置砂箱与模板上，进行振动填砂，填满后刮平砂箱顶面。填砂采用雨淋式定量控制方法，型砂的温度低于48℃，砂配置按照前面叙述。振动频率50Hz,振幅0.5mm,振动时间为40s。

7.砂箱顶面覆盖薄膜，连通砂箱负压管抽真空，同时切断模板上面的真空。覆盖薄膜用PP膜，厚度为0.05～0.07mm或农业用地膜。砂型负压真空度>35kPa。

8.启动起箱装置。起箱装置采用液压四点式平衡升降。起箱时，要平稳、均匀起箱。

9.用桥式起重机吊起砂箱，翻箱、合箱。下箱翻箱后，放置在负压输送线上停置的输送小车上，吊起上箱，进行合箱。

10.将上下箱负压系统与输送线的负压系统连通。

11.将完成的砂型，输送到浇注区。输送过程包括：行走、摆渡、定点停放、全过程负压不能间断，负压真空度>35kPa。可完全达到规模化、连续性的出产要求。

12.安置浇口杯，并于浇口杯底部安置12*12*2cm的过滤网，砂箱顶面盖2.5mm厚的石棉布，防止铁液飞溅时，烧损顶膜。

13.负压控制设定；

a、对上下箱分别控制。

b、上箱浇注时分四段控制，控制时间为0～3s、3～11s、11～13s、13s后各段的负压动态范围：30～35kPa、25～30kPa、30～35kPa、>45kPa。

c、下箱浇注时，分四段控制，0～3s、3～11s、11～13s、13s后各段的负压动态范围40～45kPa、25～30kPa、30～35kPa、>45kPa。

14.球化采用冲入法，孕育采用覆盖孕育加二次随流孕育。球化剂用MG7、RE2、孕育剂采用长效硅、钡孕育剂。

15.浇注温度1420～1450℃，浇注时间13s。

16.浇注后保持40min，落砂、清理铸件。

17.支架经检测无缩松。缩松、球化级别2级，球径3～4，珠光体55%，铁素体45%，渗碳体<0.3%。本体取样，抗拉强度618MPA,延伸率8.5%。

以上所述，仅是本发明的实施方案。应当指出，对与本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的技术原理前提下，还可以做出若干改进，这些改变也视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型V法铸造工艺，其特征在于，包括以下工艺步骤：

第三步：在薄膜上喷涂料并吹干；

第四步：放置砂箱与模板上进行振动填砂、刮平箱顶面；

第六步：翻箱，下芯；

第七步：同样方法制作上箱；

第九步：打箱、落砂、清理铸件。

2.根据权利要求1所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述第二步和第三步中的薄膜为EVA塑料薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述第四步中的填砂为原砂，所述原砂的规格为：SiO₂>95％，含尘量<1％，灼烧面<0.25％，含水量<0.5％；所述原砂的配置为：20%为70目，60%为100目，15%为140目，5%为200目。

4.根据权利要求1所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述第三步中的涂料成分为：320目的刚玉粉占50%，320目的硅玉粉占25%，200目的硅玉粉占18%，凹凸棒土占2%，锂基膨闰土占1%，聚乙烯醇缩丁醛占1%，热塑性酚醛树脂占1.5%，硅酸乙酯占1%，还包括微量的表面活性剂和偶联剂；所述涂料的载体为乙醇。

5.根据权利要求1所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述上、下砂箱内负压管道采用双层或多层复合配置，吸孔的总面积大于砂箱表面区域面积的10%，所述负压管道距离铸件的直线距离不大于10cm，负压管道之间的距离不大于15cm。

6.根据权利要求1所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述第四步中的振动填砂时振动加速度控制在10～15m/s²，频率为50Hz，振幅为0.5～1mm，振动填砂后砂型的硬度大于85。

7.根据权利要求1所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述第八步中开始浇注时，上、下箱采用不同的负压值；在浇注开始、浇注中间、浇注后期、浇注完成后四个阶段，下箱负压值参考值分别是：45-30-35-50kPa；上箱负压值参考值分别是：35-30-40-50kPa；各浇注段的负压值均动态变动，不同阶段的P_气值均通过计算机智能化动态控制，使型腔内的气压全过程适合工艺要求。

8.根据权利要求2所述的一种新型V法铸造工艺，其特征在于，所述EVA塑料薄膜的厚度为0.06mm～0.14mm。