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传统铸造方法 Foundry Process(二)

2011-9-19 17:17| 发布者: fansiyuan| 查看: 12541| 评论: 0

摘要: 至于要采用何种模型,则必须考虑模型工的经验、判断、制造费用及铸件的生产數量 等因 素。以大型铸件为例 ,则以一个砂模中只作一个铸件为宜;若 铸件为对称或切 面均一者,则使用 刮 ...

     至于要采用何种模型,则必须考虑模型工的经验、判断、制造费用及铸件的生产數量 等因 素。以大型铸件为例 ,则以一个砂模中只作一个铸件为宜;若 铸件为对称或切 面均一者,则使用 刮板模型;若 属于大量 生产而尺寸不 大者,则宜使用模板模型。

(一)模型裕度(Pattern allowance)

     铸件的复制,固然可以用原机件作为模型重新制造砂模,以节省 制造模型的费用,但事实上 并非如此,因为模型的尺寸必须考虑到:铸件的收缩(Shrinkage )、拔模角(Draft )、加工(Finish)、畸变(Distortion)与自砂模中取出模型的摇动扩大(Shake)等因素。

(二)模型材料

用來 制作模型的材料 有:

  • 木材:因取得容易 、价格低廉 且易 于加工,使用最频繁,但也有耐久性不 佳、寿命短、不
  • 适于大量 生产等缺点。
  • 金 属:用于大量 制造者,具耐久、不 吸水导致变形、不 需太多维护与修理 等优点。
  • 塑料:具表面光平、尺寸安定、不 吸水导致变形等优点。


四、可消失性模型(Disposable pattern)

可消失模型可用下列 二种方法之一來 制造:

  • 用胶黏或用热金 属或热刀子來 雕刻,浇注系统则是利 用胶黏,或以金 属线,或以钉子等固 定在模型上。
  • 将小珠型的可膨胀或泡沫聚苯乙烯,在热与压力 下射入金 属模中,待冷 却后取出。 可消失性模型只需要考虑收缩、加工与变形裕度 。

五、浇注系统与凝固特性

     熔融的金 属流 入模穴各处的通道称之为『浇注系统』,包括浇池(Pouring Basin )、浇口(Sprue )(垂直孔道)与浇入门(自浇口到模穴间的信道),由于浇注系统的目的在于引导液 态金 属流 入模穴,因此,在设计上必须注意:

  • 液态金 属进入模穴时,亂流 应减到最低。
  • 浇注系统必须能控制液态金 属的流 动情形,或用干制砂心,以调整液态金 属的流量 ,避免流路 或模穴崩塌。
  • 金 属进入模穴后,最好能产生某种预期的冷 凝方向(最理 想的方向是从模面开始,渐次朝 向温度 最高的地方)。
  • 液态金 属中的所有熔渣或杂质,不 得有进入模穴的可能,其防治方法包括:在浇口附近设 一浇池(除可扩大浇池的面积,易 于浇铸外,亦可将残渣截留 在该处),维持适当的浇铸 速度 避免发生间断,在流 道上加上撇渣囊(Skimmer )或在浇口浇池上装置有孔的过濾 器(Strainer)以过濾金 属液。


(一)冒口 Riser

     冒口的功用在于铸件凝固时,能作为补充其收缩之用;而冒口的体积则必须以『尽可能使金 属维持较长时间于熔融狀 态』为原则,也就是說 :冒口内的熔融金 属必须是全部金 属最后凝固的 部份;所以,冒口的位置最好设在靠近铸件的厚切 面处(因为该处的收缩量 最大)。
 
(二)盲冒口 Blind Riser

     盲冒口是在上砂箱中靠近模穴处,成为钟顶狀 的孔,其高度略 小于上砂箱的厚度 ,也就是其 上顶并不 通至上砂箱的外面。图示中的盲冒口位于进模道上,由于该处的金 属进入时间较模穴内 者为晚,温度 亦高,故能发挥冒口的作用。

(三)凝固特性
     若 在铸件凝固时,未能有效控制凝固的方向,则收缩孔有可能发生在铸件的任何部份,使得 铸件损坏的机会大增。
     如下图所示的模穴内等温线显示,愈向内层温度 愈高,而箭头指出温度 的散热方向,箭头相 遇之处,砂的温度 亦最高,二者的交互作用,使得该处的温度 最高,也是最有可能发生收缩孔的 地方。为了 提高铸件的质量,避免发生有害的收缩孔,砂模的设计应:

  • 可在砂模中加入冷 激铁(Chills),以加速散热。
  • 在需要保持高温的地方,如冒口附近,放置绝热材料 ,或利 用发热化学剂(ExothermicChemicals),以保持金 属在熔融狀 态。

六、模砂种類


模砂可以分成:

  • 天然模砂:以硅砂(SiO2 )最为常見 ,具有高温不易 分解、价廉 耐用、形狀 与颗粒 大小的 选择性高等优点,但也有受热易 膨胀与含有大量 微尘等缺点。因为,纯的硅砂本身并无粘 结能 力 ,必须加入 8~15% 的黏土才可获得粘结性能。常用的黏土有高 嶺 土(Kaolinite )、伊利 黏土(Illite )与火山土(Bentonite )。除了 硅砂外,若 干自然模砂 中已存有若 干黏土成份,只要加入适当的水份便 可产生黏性,常用于铸造非铁金 属与铸 铁。
  • 综合(人工混合)模砂(Synthetic Sand):以洗净的尖锐硅砂及 3~5%的黏土组成。


七、模砂处理
     模砂本身所具有的条件如细度 、形狀 、含黏土量 、耐热性等,固然会影响铸件的质量,但是 否调和处理 得当,也有莫大的关連 ,至于所谓的适当调和处理 ,其目标是使处理 后的模砂(不論 新砂或旧砂)具有下列 性质:

  • 粘结剂可均匀布敷在各砂粒 表面。
  • 水份含量 得以控制,并能均匀润湿各砂粒 表面。
  • 外物杂质得以去除。
  • 使其易 于碎化,并使其膨松(Aerate),以利 制模。

     降 低砂的温度 ,以便 继续制模。 少量 的砂可以手工处理 ,但因费时且不 经济,因此,模砂的处理 大多以机器为之:

  • 混砂机(Sand Mixer):如下图所示。为 Simpson 連 续式多级混砂机,此机器具有兩 个 圆盘,各盘中皆有一直立 轴,轴上有兩 个研磨辊子及梨 形刮板;混合砂藉由辊子的揉擦作 用,使结合剂均匀布敷在砂粒 表面。
  • 再生(Reclamation )与处理 (Conditioning )设备:当金 属在砂模中凝固后,由辊子输 运设备送至振动筛上,振脱后的砂经筛栅落 于下方的输送带,然后经磁石分離 器,分離 其 中的磁铁,然后卸落 在斗子式的垂直升降 机上,倾入旋转筛,再落 入储砂箱中,以备混砂 调和(如下图所示)。




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