精艺化设计熔模铸造工艺技术研究
2019-10-25 08:38:02   来源:   评论:0 点击:

随着工业技术的发展,铸造技术也在不断的提升,尤其是熔模精铸件产品在不断的提高,但是在提高时,出现了设计显得越来越复杂,表现出的特点是壁厚逐渐变薄,轻量化,更加体现功能件、结构件和工业美学等方面的优点。能够为了提高产品开发的成功率,要充分的原则就是:最低限度增加铸造难度,提高产品质量,降低制造成本,实现熔模铸造工艺的精、优、轻、绿、廉等优势,突出熔模铸造节能环保的特点。


1    对工艺进行精益设计

1.1  提高工艺出品率

     改前原来有四个孤立热节,需要四个内浇道进行补缩,还要设计专用浇口棒,浇注系统复杂,产品最后的孔要加工出来,不仅增加了制造成本,且工艺出品率很低。


1.2  实现孤立实孔铸沉孔消除热节

        某产品孔位尺寸的公差要求很高,直接铸造孔位铸造出一个定位孔Ф20 mm;   产品另外三个孤立热节没有补缩通道,为了消除孤立热节, 另三个孔铸成沉孔,沉孔铸到Ф15 mm,深度13 mm,孔剩余厚18.5 mm 部 分 起 到 保 证 加 工 孔 位 的 作 用 , 沉 孔 端 面2.5 mm的余量用来保证内孔加工的完整,孔最终加工到Ф20 mm。产品内浇道含有工艺筋。产品设计成沉孔结构,主要起到消除此处的孤立热节作用,解决了产品的缩孔缩松问题。孤立热节剖面对在孤立热节,在产品设计中,如果铸件全部铸出底孔,钻孔的加工方式不能保证孔位要求,虽然镗孔可以保证孔位要求,但是加工成本过高。在满足铸造的前提下,采用铸沉孔消除热节,一般沉孔直径≥4 mm,孔深≤4 mm,以解决因盲孔过深直径过小不容易涂料、撒砂、风干、清砂等工艺的制约。


熔模铸造深孔、盲孔深度与直径的关系[2],凹槽深H与槽的宽度L的工艺要求。钻孔在沉孔背面起钻的方式,沉孔的深度≤2/3热节处壁厚,剩余厚度起到机加工保证孔位的作用,沉孔端面余量加工掉来保证内孔加工的完整。为类似结构的产品综合考虑工艺设计提供一种新的思路。


1.3   对细节处的设计

    对于产品细节处特别值得注意,通过增大圆角、错开交叉筋、变缓截面变化等,可以提高尖角、死角处涂料涂挂性,减小铸件局部应力集中、热节等,提高铸件铸造工艺性和产品质量,同时对清砂、去除氧化皮也很有帮助.


1.4  减少大平面

     通过减少大平面设计,使壁厚均匀,突出筯骨,这样模组形成的模壳强度比较高,减少在面层制壳过程中,降低模壳大平面的面层开裂倾向,同时也降低在高温脱蜡、焙烧过程中模壳受热膨胀导致的开裂,使铸件减少表面鼓包、结疤、跑火等铸造缺陷.


2   对可操作性进行精益设计

2.1  使浇注系统回转半径减小

随着经济的发展,劳动力人工成本也不断增加,如因产品结构等限制不能上制壳自动线,而手工制壳,不仅增加了制造成本,同时也形成了手工制壳能力压力过大的瓶颈,从而影响产品制造的整个环节。为实现制壳工序产能提升,尽量实现在制壳自动线上制壳,因此要来设计浇注系统和组装方式。由于技术的进步,采用机械手操作是解决劳动力成本增加、实现模组大型化、提高劳动效率、稳定产品质量的最佳途径。


简易机械手制壳蘸浆工序图,机械撒砂工序图,可见通过使旋转半径最小,来实现模组轴心力矩最小,以免模组在蘸浆、撒砂过程中自转和移动时掉件,7c模组大型化组装方式,充分发挥机械手作用,提高效率,提高工艺出品率,小件达65%、大件75%。由于受制壳自动线设备以及模组自身重量和尺寸大小的限制,模组自重越轻、粘涂料过程中回转半径越小越容易上自动制壳线,上自动线制壳后,大大提高了劳动生产率,同时也降低了劳动强度,不断实现生产自动化。


2.2使铸件变形最小  

     由于产品结构特殊,容易变形的薄壁件开口的位置尺寸要求高,产品无法使用校正模校正。为了保证产品的使用性,产品在工艺设计时预先在产品上设计工艺筋,可有效防止蜡模存放及模壳焙烧时的变形,铸件成形后切除工艺筋;设计工艺筋时充分考虑功能最大和经济性最好为原则。工艺筋具有同时限定大开口和小开槽两处尺寸的功能;图8b工艺筋设在内浇道上,减少工艺筋切割和浇口磨削工作量。


2.3 铸件清理最经济

  在铸造工艺设计时,一般结构的产品设计的内浇道充分利用在震动脱壳的过程中脱落,减少清理工序;清理时可以锤击的尽量都要以锤击的方式,不要设计为机械切割或气割 .机械切割效率低,安全性差;气割方式,能源消耗多,效率偏低 在浇口部位加缩颈,清理方式改为锤击,可节约能源,同时提高效率.


2.4 使铸件废品率返修率降到最低

对产品铸造工艺优化,充分考虑浇注系统的补缩脱蜡、除渣、排气等功能和制壳可操作性,提高深孔盲孔、凹槽、字符等成功率 尽可能遵守顺序凝固或同时凝固原则,同时运用浇冒口补缩,降低钢液的浇注温度,浇注完在浇口杯添加保温发热剂等手段,减少铸件的内部铸造缺陷。(缩孔 缩松);适当增加集渣包和排气道;浇注时,浇包用石棉挡渣,减少渣气孔等缺陷,降低产品的废品率 返修率,来实现产品的零缺陷的目标.


2.5 考虑高效精整、精益校正、铸件修补技术

   提高对铸件的精整、校正,倡导铸件缺陷科学修补新技术,降低铸件废品率,提高企业竞争力。在工艺设计时充分考虑精整。校正可操作性,及相应的工装器具、目前国内对灰铸铁件、(如机床导轨面、汽车压盘 轮毂等性能色差要求严格件) 球墨铸铁件 (如机床曲轴 齿轮 底盘支架等受力件) 铸钢及不锈钢件(如机泵体 阀体 弯头等耐压件) 铝合金 铜合金及镁合金(如高压电器 发动机体 航空航天及海陆军品等质量要求高的铸件) 铸件的气孔砂眼 缩松等缺陷修补技术有一定的基础。


3 结语

   在铸造工艺设计时产品结构设计优化后,突出个性化特性,实现铸件成本不断降低,产品壁厚减薄,从而实现产品的铸造难度不断提高。尤其是铸造技术成为我国工业发展的一个重要方面,为了保证产品的个性化高品质特征,通过精益设计可最大限度保证产品的原功能设计,同时还保证制造过程的可操作性,有效地降低产品的制造成本,节约资源,创造更多的价值。

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