消失模铸造毕业论文正文

烟台大学毕业论文(设计)1第一章绪论1.1铸造工艺的发展简介铸造技术发展到今天，单从造型的方法来讲，可以分为三类：第一类是机械造型法。这种依靠机械力（手工或是机械）作用紧实砂型的放大历史悠久，工艺技术成熟，应用广泛。随着机械化、自动化水平日益提高，机械造型具有较高的生产率（达120箱/h以上），特别适应大批量铸造生产，在发达国家生产中仍占主导地位。第二类是化学造型。他不靠机械力的作用紧固砂型，而是靠化学粘结剂来紧固砂型。目前国内外广泛使用的粘结剂有水玻璃、呋喃树脂、酚醛树脂等，以提高型砂强度及造型速度。第三类是物理造型法。他是利用真空、重力、磁力等物理手段来制作铸型。如磁丸造型，真空造型、消失模铸造（又称实型铸造）等新的铸造方法。这些新的铸造方法与传统的铸造工艺比较，具有许多独特的有点，技术概念全新，是一种具有发展前途的新工艺。进入20世纪80年代，国内外的铸造技术人员都致力于把消失模铸造法和真空造型铸造法结合起来，形成了一种新的造型方法——真空消失模铸造法(以下简称消失模铸造)，工艺技术日益成熟。据统计，目前典型的工厂有：美国福特公司在加拿大ESSEX铸铝厂的气缸盖生产线，美国通用公司在SATURN建造的年产5.5万t的铝合金汽缸体、缸盖和球墨铸铁曲轴生产线，意大利法塔公司为都灵CASTEK铸铁厂建的年产5000吨球墨铸铁生产线。1993年中国一汽集团从美国引进消失模生产技术装备，应用于铝合金进气歧管生产，随后安徽全椒柴油机厂、内蒙古赤峰铸造厂从美国、日本引进来真空消失模生产线，应用于缸体、缸盖及管件的生产，消失模铸件生产开始在我国推广应用。新兴铸管桃江管件公司从1995年开始开发消失模球墨铸铁管件生产工艺与装备，到2001年该公司建成第二条生产线、年产量提高到10000t以上。与此同时，新兴铸管在长治、邯郸又建成了两条消失模管件生产线，并将该方法推广到工程机械铸钢件的生产。目前该公司用消失模生产的球墨铸铁管件最大口径为DN1400，复杂件是TY-160推土机的后桥传动箱。最大铸件约1000kg。综上所述，对铸造造型技术新的分类大概如下：烟台大学毕业论文(设计)2图1-1造造型分类1.2消失模铸造的特点归纳起来，消失模铸造有一下几个特点：1.效率高由于无需配砂、混砂，缩短了造型时间；模样制作简单，基本不采用型芯，简化了造型工序；开箱和清理简便，容易实现一箱多铸，对复杂件效果更明显，提高了生产效率。2.尺寸精度高由于泡沫塑料模的尺寸精度高，且模样的一致性好，在造型过程中不存在因分模、起模、修型、下芯、合型等操作造成的偏差，铸件的尺寸精度高。3.质量好铸件表面质量好，铸件无毛刺飞边，在真空状态下浇注，表面没有皱皮，铸钢件表面增碳减少。4.技术容易掌握，生产管理方便消失模铸造简化了模样制作工艺，简化了造型操作，所使用的砂型不需要任何粘结剂，型砂所示很少，不存在大量的模样储备及大型砂箱的堆放问题，生产管理简便。5.生产线灵活，机械化程度高由于生产工序的到简化，工艺装备较为简单，投资节省。特别是型砂回收系统，不需要庞大、复杂的型砂处理系统。由于工艺装备简单，设备维修工作量较少。消失模铸造生产线占地面积较少，配置灵活，容易满足不同生产率的要求，同时机械化程度较高。6.降低了劳动强度，改善了作业环境消失模铸造不需要手工捣固，没有修型作业，也不需要合型开箱，从而大大减小了劳动强度。由于在浇注过程中采用了真空，铸造造型技术第一类造型法（机械造型）第二类造型法（化学造型）第三类造型法（物理造型）手工造型（湿砂型、干砂型）机器造型（震实法、压实法）高压造型热硬化铸型（壳型铸造、热芯盒法）自硬铸型（呋喃树脂、酚醛树脂）水玻璃砂气体固化铸型真空造型铸造法磁型铸造法消失模铸造法烟台大学毕业论文(设计)3烟气和粉尘通规密闭管道及净化处理后排放。下面是我总结的消失模铸造和其它几种铸造方法的区别：表1-1消失模铸造与其他铸造方法的比较项目造型方法砂型铸造消失模铸造真空铸造实型铸造1模样材料木材、金属泡沫塑料木材、金属泡沫塑料2模样制作复杂简单复杂简单3造型材料型砂干硅砂干硅砂干硅砂4造型操作工序复杂复杂复杂简单5铸型紧实方法人工、机械振动+空振动+真空人工、机械6制芯需要不需要需要不需要7打箱落砂人工、机械释放真空释放真空人工、机械8型砂处理复杂简单简单复杂9劳动强度大小一般一般10铸件尺寸精度一般高高较高11铸件表面质量一般好好较好12生产管理复杂方便一般一般13机械化程度高较高一般一般1.3消失模铸造的适应性与经济性每一种铸造方法都有一定的使用范围，应当根据铸件的形状、尺寸公差、材质及生产批量来选择经济、合适的生产方法。消失模铸造方法被认为是当前先进的、具有发展前景的铸造技术。与当前的普遍使用的手工、机械化砂型铸造及树脂砂造型铸造比较，消失模铸造在经济上具有明显的优势。1.模铸造的适应性下面从铸件材质、铸件大小、生产批量、复杂程等方面介绍消失模铸造的适应性。（1）铸件材质的适应性：从生产实践看，用消失模铸造浇注过的铸件材质有普通铸钢、耐热铸钢、不锈钢、铁镍合金、普通铸铁、合金铸铁、球墨铸铁、铸铝合金、铸铜等，但在铝合金中应用较多。（2）铸件大小的适应性：消失模铸造所适应的铸件大小，一般为1～1500kg，适应面较宽。对于大件生产，应重点考虑泡沫塑料膜的强度问题。对于小件的生产，由于生产线砂箱尺寸是固定的，为提高生产率，通常采用一箱多铸的办法。（3）铸件生产批量的适应性：对铸件生产批量是适应性主要取决于生产成本的烟台大学毕业论文(设计)4经济性。传统的砂型铸造需要用木材或金属制作模样，模样费用在成本中所占比例取决于铸件的生产批量。因此，对于小批量生产的铸件，模样费用在成本中所占比例较高。而对于消失模铸造，其生产成本手模样制作费用的影响小，不仅适应于单间生产，更适合于批量生产。（4）铸件结构的适应性:消失模铸造由于不存在分型和起模，也不需要型芯，因此适应较为复杂的铸件生产。对于不好分型、不便起模、下芯困难或芯子特别多的铸件，如缸体、进排气管、螺旋桨、叶轮、消防栓和箱体件等，采用消失模铸造，其生产的优越性和经济性更为明显。2.消失模铸造的经济性下面以某场球墨铸铁管件几年的生产实践进行分析。该厂1997年以后开发建设一条消失模生产线，年产量5000t。2001年扩建了第二条消失模生产线，年产量达到10000t以上，是目前国际上采用消失模铸造线，批量生产DN80～700球墨铸铁管件，年产量最大的生产厂家（数据仅供2005年以前作为参考）。从中计算可以很明显的看出，该厂采用消失模铸造生产球墨铸铁管件后，生产成本降低了20%-30%。1.4论文选题的必要性1.论述必要性之前我想先对当初决定做该论文决定的理由：（1）本人所实习的公司主要是做高温合金方面的，分为石化和冶金两个方面。最核心的技术是离心铸造技术。通过离心铸造大量生产耐高温、耐腐蚀的炉辊。及静态铸造（砂型和消失模）一些非管段的工件。（2）消失模铸造是我实习的第一个车间，虽然在本公司消失模的泡沫模型制作过程还是比较原始非颗粒冲型而是截取泡沫整件，通过粘结一起组成工件模型）。对于该铸造模式产生了浓厚的兴趣，所以决定一次为题目做论文。2.与传统的铸造技术相比，消失模铸造技术具有无语伦比的优势，因此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。消失模铸造技术自90年代开始在我国进入工业化应用，经过几十年的发展，具有了一定的规模。消失模铸造技术也被国家重点推广而成为改造传统铸造业应用最广泛的高新技术。在想到该题目的时候想到了，我们公司在模型生产的质量以及批量的局限性，所以论文除了论述基本的项目（公司工程成为耐磨件）外，论文最后做了对于更高技术的展望和憧憬。3.做该论文的同时不只是完成毕业的任务，更是对于自己工作的决定了一个好的开始。也相信离开学校踏上工作的路途会更加顺利。烟台大学毕业论文(设计)5第二章消失模铸造工艺原理消失模铸造是将用泡沫塑料制作的模样浸涂耐火涂层后，直接放入可抽真空的砂箱内，填入不含粘结剂和水分的砂子，将泡沫塑料膜填埋振实，然后用塑料膜覆盖砂箱抽真空，砂子紧固成铸型。金属液浇入铸型，泡沫塑料膜与高温金属液接触，迅速气化掉，所产生的气化物及时被抽走，金属液完全取代泡沫塑料膜，冷却形成铸件。该铸造方法的关键工艺因素是：1）泡沫塑料膜的制作和耐火涂料的涂覆。2）泡沫塑料膜买入砂箱后，砂子的振实与真空紧固。3）浇注过程中砂箱真空度的保持。2.1消失模铸造工艺过程图2-1消失模铸造工艺流程图2-2干石英砂造型工艺示意图（1）可抽真空的砂箱置于振动平台上，填入底砂（大于100mm），振实、刮平，见图2-2a.原图纸测绘制模计算收缩率、得图纸模样组合埋入沙箱上涂料浇注（真空）覆膜抽真空填砂振实冷却翻箱铸件烟台大学毕业论文(设计)6（2）再将浸好涂料，并经过烘干的泡沫塑料模放入箱内，边填砂边振实，见图2-2b。（3）刮平砂箱口，用塑料薄膜覆盖，抽真空，放置浇口杯，等待浇注，见图2-2C。（4）保持砂箱真空，浇注金属液，见图2-2C。（5）待铸件凝固释放真空，冷却后从砂箱中取去，见图2-2d。2.2消失模铸造铸型2.2.1耐磨件的三维图图2-3车间原件铸造实图图2-3车间原件实图1烟台大学毕业论文(设计)7烟台大学毕业论文(设计)8图2-4UG三维造型2.2.2耐磨件测绘后的二维图纸烟台大学毕业论文(设计)9图2-5CAD二维造型2.2.3模型的制作1）测量尺寸泡沫塑料膜制备模型的时候，需要考虑收缩率。而设计模具型腔尺寸时要考虑双重收缩因素，即金属合金的收缩和模型的收缩。模型材料收缩，采用EPS（可发性聚苯乙烯）时推荐收缩率为0.5%-0.7%，采用共聚树脂EPS/EPMMA时推荐为0.2%-0.4%。金属合金的收缩与传统工艺相近见下表：表2-1金属合金的收缩率铸件合金铸铝灰铸铁球墨铸铁铸钢线收缩率1.8-2.00.9-1.21.2-1.51.8-2.0受阻收缩1.6-1.90.6-1.00.8-1.21.6-1.8由于这个耐磨件材质是合金铸铁的，综合考虑所有的因素，取整体尺寸的收缩率是2%。这样每个尺寸的泡沫塑料膜的数据是）（铸件模型%21LL（2-1）2)制作样板儿，通过样板儿分开制作模块二维图纸见附件。烟台大学毕业论文(设计)10模块粘合成型三维图：图2-6（对应二维图1-1）图2-7（对应二维图1-2）图2-8（对应二维图1-3)图2-9（对应二维图1及第一部分）烟台大学毕业论文(设计)11图2-10（第一、二部分粘结后)图2-11（两部分粘结后再除去多余部分）图2-12（第三部分）图2-13（最终模型）2.3模型刷涂料消失模涂料作为涂料的一种，具有一般涂料的共性，也具有其特性。涂料的主要性能指标是涂料的湿强度、干强度、吸着性、悬浮性、透气性、涂挂性和平流行等。目前，在国外成熟的专业生产消失模涂料的厂家主要是Asland公司和Foseco公司等，国内还没有成熟的专业生产消失模涂料的厂家。2.3.1消失模涂料的作用（1）提高泡沫塑料膜的强度和刚度，防止变形和损坏，保持尺寸精度。（2）保证浇注是泡沫塑料模热分解产生的气体顺利排出，防止铸件产生铸造缺陷。（3）隔离金属液和砂型，防止金属液深入型砂，获得表面光洁的铸件。（4）采用不同热导率的涂料，控制金属液在铸型中的冷却速度，提高金属液的流动性。2.3.2消失模铸造对涂料的要求（1）要有一定的强度、刚度、和耐冲刷能力。（2）要有足够好的透气性，有助于泡沫塑料模的气化后热解产物的溢出。烟台大学毕业论文(设计)12（3）能均匀地涂挂在泡沫塑料膜表面上，涂层固化后，无吸潮倾向和强度降低倾向。（4）涂层有一定的耐火度，不易开裂，抗金属液渗透能力强。（5）涂料在使用时，应无味无毒，价格合理。2.3.3涂料的组成涂料组成成分相当的复杂，一般由耐火材料、粘结剂、载体、悬浮剂、附加物等组成。1.耐火材料耐火材料是形成涂料的骨科，消失模涂料常用的耐火材料有刚玉砂、锆砂、硅砂、铝矾土、镁砂等。它们应具备耐火度高，与金属液体不发生反应等特点。下面