CN107716872A - 一种大型工作台铸件的铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型工作台铸件的铸造方法，通过吊芯工艺，设计合理的浇注系统，大平面放置锯齿状隔砂冷铁，再结合高碳当量熔炼高强度灰铸铁的电炉熔炼技术，大批量生产出了质量稳定、成品率高的数控机床大型工作台铸件，合格率达到98%以上。这种技术操作简单，生产效率高，合格率高。
Description
技术领域：
本发明涉及铸造加工领域，尤其涉及一种大型工作台铸件的铸造方法。
背景技术：
大型数控机床里的重量在十吨以上的大型工作台铸件属于质量要求非常高的高强度灰铸铁铸件，HT300或者HT350材质，布氏硬度要求大平面大于180HB，形状是平板框架长方体，内腔结构复杂。大平面和T型槽里不允许有任何铸造缺陷，大平面不允许焊补。此类铸件由于重量大，大平面面积大，壁厚厚大，大平面壁厚在50~100mm，凝固时间长，容易出现砂眼、气孔、渣孔、变形，T型槽缩松、孕育衰退等铸造缺陷。大平面或者T型槽里只要出现任何的微小缺陷都视为废品。一般铸造厂家废品率高达20～50%，由于铸件重量重，造成了巨大的损失，由于质量问题而导致客户迟迟不能装机，甚至丢掉了市场。
因此采用什么方法生产大型工作台铸件，提高合格率，从而抢占市场，是很多铸造厂的研究课题，有的厂家甚至花巨资聘请专家指导，最后也没有成功。
发明内容：
为了弥补现有技术问题的不足，本发明的目的是提供一种大型工作台铸件的铸造方法，易于操作，生产出了质量稳定、成品率高的数控机床大型工作台铸件，合格率达到98%以上。
本发明的技术方案如下：
大型工作台铸件的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）、白模制作，用泡沫沙粒粘合组成与大型铸件尺寸形状相同泡塑模型,选择可发性甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚树脂颗粒,按照一次1.2~1.4kg注入蒸汽发泡机加工成型；
2）、白模涂覆:白模表面涂覆三层，第一层采用锆英粉醇基涂料涂刷，然后用石墨醇基涂料涂覆两层，三层总厚度控制在1.0~1.45mm，涂刷好后晾至1.5~2h；
4）、白模造型：首先，在模型内腔用相同材料的白模塞入模型内腔里，易粘砂的死角部位使用铬矿砂混合树脂固化剂塞满，填充材料在第二遍造型翻身后取出，其次，造型前，用细线拉直校正模型，用木板支撑在砂箱边沿；
4）、砂床制备: 将白模放入砂箱，在砂箱底部底砂, 采用振动方式使砂箱内腔并紧实；
5）、采用吊芯工艺，铸型位于上箱，大平面位于下箱，吊芯芯头在上型，在下型型板上做出隔砂冷铁芯头，隔砂冷铁芯头上端面呈锯齿状，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm；
6）、在下型型板上做出隔砂冷铁芯头，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm；
在下型型板和隔砂冷铁芯头上同时做出反变形挠度，专用刮板，二次造型后，用刮板刮出反变形挠度；
大平面使用含有氧化铁的专用醇基红涂料涂刷两遍；大平面使用喷灯反复烘烤去除水分，合箱后再使用热风机加热烘烤型腔；
7）、浇注系统：设计环形浇道，为开放式无压浇注系统，四道直浇道，其中两条直浇道位于白模两端并与上端浇口杯连接，另外两道横跨白模中部并与上端一个浇口杯底部连接，横浇道环绕在白模外周，横浇道外壁上部与直浇道相连通，内浇道有多个并间隔设置在横浇道的下方，内浇道下端向内弯折并深入到白模底部，内浇道为底返雨淋式陶瓷内浇道，陶瓷内浇道要塞入泡沫材料，垂直固定在白模模型导轨面上；
8）、熔炼、浇注：三个浇包同时快速浇注，总浇注时间控制在120s~150s，浇注温度控制在1395~1450℃；直浇道：横浇道：内浇道比例设计为1:2:2，进流速度小于2m/s，采用高碳当量结合锡铬合金化、强化孕育的电炉高温熔炼工艺，进行浇注，直到浇筑完成；
9）、铸件取出：铸件冷却成型后，然后翻箱、倒件。
本发明的优点是：
本发明通过吊芯工艺，设计合理的浇注系统，大平面放置锯齿状隔砂冷铁，再结合高碳当量熔炼高强度灰铸铁的电炉熔炼技术，大批量生产出了质量稳定、成品率高的数控机床大型工作台铸件，合格率达到98%以上；这种技术操作简单，生产效率高，合格率高。
附图说明：
图1为本发明的吊芯芯头与隔砂冷铁分布示意图。
图2为本发明的隔砂冷铁的结构示意图。
图3为本发明的浇注系统结构示意图。
具体实施方式：
参见附图：
大型工作台铸件的铸造方法，包括如下步骤：
1）、白模制作，用泡沫沙粒粘合组成与大型铸件尺寸形状相同泡塑模型,选择可发性甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚树脂颗粒,按照一次1.2~1.4kg注入蒸汽发泡机加工成型；
2）、白模涂覆:白模表面涂覆三层，第一层采用锆英粉醇基涂料涂刷，然后用石墨醇基涂料涂覆两层，三层总厚度控制在1.0~1.45mm，涂刷好后晾至1.5~2h；
4）、白模造型：首先，在模型内腔用相同材料的白模塞入模型内腔里，易粘砂的死角部位使用铬矿砂混合树脂固化剂塞满，填充材料在第二遍造型翻身后取出，其次，造型前，用细线拉直校正模型，用木板支撑在砂箱边沿；
4）、砂床制备: 将白模放入砂箱，在砂箱底部底砂, 采用振动方式使砂箱内腔并紧实；
5）、采用吊芯工艺，铸型位于上箱，大平面位于下箱，吊芯芯头1在上型，在下型型板上做出隔砂冷铁芯头3，隔砂冷铁芯头3位于分型面2下方，隔砂冷铁芯头3上端面呈锯齿状，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm；
6）、在下型型板上做出隔砂冷铁芯头3，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm；
在下型型板和隔砂冷铁芯头3上同时做出反变形挠度，专用刮板，二次造型后，用刮板刮出反变形挠度；
大平面使用含有氧化铁的专用醇基红涂料涂刷两遍；大平面使用喷灯反复烘烤去除水分，合箱后再使用热风机加热烘烤型腔；
7）、浇注系统：设计环形浇道，为开放式无压浇注系统，四道直浇道4，其中两条直浇道4位于白模两端并与上端浇口杯5连接，另外两道横跨白模中部并与上端一个浇口杯5底部连接，横浇道6环绕在白模外周，横浇道6外壁上部与直浇道4相连通，内浇道有多个并间隔设置在横浇道6的下方，内浇道7下端向内弯折并深入到白模底部，内浇道7为底返雨淋式陶瓷内浇道，陶瓷内浇道要塞入泡沫材料，垂直固定在白模模型导轨面上；
8）、熔炼、浇注：三个浇包同时快速浇注，总浇注时间控制在120s~150s，浇注温度控制在1395~1450℃；直浇道：横浇道：内浇道比例设计为1:2:2，进流速度小于2m/s，采用高碳当量结合锡铬合金化、强化孕育的电炉高温熔炼工艺，进行浇注，直到浇筑完成；
9）、铸件取出：铸件冷却成型后，然后翻箱、倒件。
本发明在实际应用过程中创造点主要表现在以下几方面：
1、采用吊芯工艺，所有铸型位于上箱，大平面位于下箱，所有泥芯吊在上型。这样做的优点是通过上面的芯头排气顺畅；当铸型翻转后，型腔中的散砂容易清理干净；吊芯不使用芯撑，确保大平面没有异物，外观好。
1.设计环形浇道，为开放式无压浇注系统，四道直浇道，三个浇包同时快速浇注，总浇注时间控制在120秒，浇注温度控制在1390℃左右。设计多个底返雨淋式陶瓷内浇道，使气体和夹杂物在进流铁水冲击力作用下充分上浮，保证大平面质量。注意浇注时，出水速度一定要快，以最短的时间将大平面快速充满，防止产生冷隔气孔等缺陷。
2.设计锯齿状隔砂冷铁解决T型槽缩松缺陷。采用隔砂冷铁的目的是既解决T型槽缩松，又避免了大量使用直冷冷铁而造成的大平面表面气孔缺陷。设计锯齿的目的是增加冷铁与型砂接触表面积，增加型砂附着力，不至于浇注时产生冲砂；在下型型板上做出隔砂冷铁芯头，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm。
3.在下型型板和隔砂冷铁芯头上同时做出反变形挠度，制作专用刮板，二次造型后，用刮板刮出反变形挠度。
4.为了防止大平面皮下气孔，大平面使用含有氧化铁的专用醇基红涂料涂刷两遍。大平面使用喷灯反复烘烤去除水分，合箱后再使用热风机加热烘烤型腔。要确保型砂质量各项指标正常，出现异常及时纠正解决。
采用高碳当量结合锡铬合金化、强化孕育的电炉高温熔炼工艺，既能达到机械性能，确保大平面布氏硬度大于180HB，又减小应力，提高铁水流动性，使气体可以充分上浮，减少T型槽缩松倾向，确保大平面精加工后不变形，保证材质的稳定。
Claims (1)
1.一种大型工作台铸件的铸造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）、白模制作，用泡沫沙粒粘合组成与大型铸件尺寸形状相同泡塑模型,选择可发性甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚树脂颗粒,按照一次1.2~1.4kg注入蒸汽发泡机加工成型；
2）、白模涂覆:白模表面涂覆三层，第一层采用锆英粉醇基涂料涂刷，然后用石墨醇基涂料涂覆两层，三层总厚度控制在1.0~1.45mm，涂刷好后晾至1.5~2h；
4）、白模造型：首先，在模型内腔用相同材料的白模塞入模型内腔里，易粘砂的死角部位使用铬矿砂混合树脂固化剂塞满，填充材料在第二遍造型翻身后取出，其次，造型前，用细线拉直校正模型，用木板支撑在砂箱边沿；
4）、砂床制备: 将白模放入砂箱，在砂箱底部底砂, 采用振动方式使砂箱内腔并紧实；
5）、采用吊芯工艺，铸型位于上箱，大平面位于下箱，吊芯芯头在上型，在下型型板上做出隔砂冷铁芯头，隔砂冷铁芯头上端面呈锯齿状，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm；
6）、在下型型板上做出隔砂冷铁芯头，第一次造型后将砂箱翻转再将冷铁摆放好，进行第二次造型，造好型到浇注时间大于24小时，隔砂层厚度设计为20mm；
在下型型板和隔砂冷铁芯头上同时做出反变形挠度，专用刮板，二次造型后，用刮板刮出反变形挠度；
大平面使用含有氧化铁的专用醇基红涂料涂刷两遍；大平面使用喷灯反复烘烤去除水分，合箱后再使用热风机加热烘烤型腔；
7）、浇注系统：设计环形浇道，为开放式无压浇注系统，四道直浇道，其中两条直浇道位于白模两端并与上端浇口杯连接，另外两道横跨白模中部并与上端一个浇口杯底部连接，横浇道环绕在白模外周，横浇道外壁上部与直浇道相连通，内浇道有多个并间隔设置在横浇道的下方，内浇道下端向内弯折并深入到白模底部，内浇道为底返雨淋式陶瓷内浇道，陶瓷内浇道要塞入泡沫材料，垂直固定在白模模型导轨面上；
8）、熔炼、浇注：三个浇包同时快速浇注，总浇注时间控制在120s~150s，浇注温度控制在1395~1450℃；直浇道：横浇道：内浇道比例设计为1:2:2，进流速度小于2m/s，采用高碳当量结合锡铬合金化、强化孕育的电炉高温熔炼工艺，进行浇注，直到浇筑完成；
9）、铸件取出：铸件冷却成型后，然后翻箱、倒件。
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