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消失模涂料及机床铸件实型铸造应用
消失模涂料及机床铸件实型铸造应用
消失模铸造外观尺寸精度高、生产周期短，在汽车和一些中小铸件应用比较广泛，在机床铸件应用比较少。主要原因是机床铸件上下面质量要求比较高，消失模铸件容易产生皱皮、黑癍等铸造缺陷。随着我国装备业的快速发展，研制和开发各种高档数控机床非常迅速。由于受市场需求的影响，有些大型机床技术含量虽然高，需求量非常少，还有些机床交货期非常短。为了降低成本和缩短生产铸件周期，有些铸件用消失模铸造是最佳方法。为了解决这个问题齐齐哈尔大学和齐齐哈尔第一机床厂联合研究铸铁件消失模涂料和聚苯乙烯泡沫塑料板质量，设计了浇注系统整体连接方法和辅助胎模等多种铸造方法，经过半年的生产应用，生产多种床身铸件和40t重工作台及1200t大型机床铸件，效果好。本文介绍了采用消失模生产大型床身铸件的铸造过程，以及在生产中采取辅助胎模、冒口封闭式连接等工艺。
1.涂料在消失模铸造所起的作用
消失模铸造是用泡沫塑料制作模样刷上涂料后，填人树脂砂或疏松的不含粘结剂的砂子，浇人金属液，泡沫塑料模样汽化后金属液充满该空间，冷却形成铸件。它具有尺寸精度高、成本低、生产周期短等多种优点。但各项技术必须控制好，否则容易出现粘砂、黑斑等铸造缺陷。涂料是消失模铸造过程的关键技术之一，对消失模铸造的成功与否起着至关重要的作用。其消失模铸造涂料的主要作用是：
1）提高泡沫塑料模样的强度和刚度，保持模样尺寸的稳定性。
2）防止在运输、填砂及振动时模样遭到破坏或变形，以保证铸件的表面质量。
3）当金属液在浇注过程中取代泡沫塑料模样时，涂料是砂子和金属液之间的主要屏障。涂料在这个过程中起的作用是阻止金属液透过涂料渗透到砂子中。保持在浇注时铸型的稳定性。
·474.消失模铸造及实型铸造技术手册
4）将在浇注过程中泡沫塑料模样热分解的产物（大量气体或液体等）顺利地排出到铸型之外，防止气孔等缺陷的产生。为此，消失模铸造专用涂料应具有良好的工作性能和工艺性能。
2.大型消失模铸铁件专用涂料的组分
（1）耐火粉料 耐火粉料选择石墨粉，除了考虑石墨粉优良的物理性能外。较轻的密度是大型消失模铸铁件专用涂料的首选。
（2）载液 由于模样尺寸较大涂刷后不上窑，为缩短生产周期选用工业乙醇和甲醇的混合物为载液。
（3）粘结剂 消失模铸铁件专用涂料与普通砂型涂料较大的区别是消失模铸铁件专用涂料常温强度较高而高温透气性好。因此，在选用粘结剂时要减少无机粘结剂的使用，增加有机粘结剂的比例。
（4）悬浮剂 消失模铸铁件涂料层比普通砂型铸造涂料层厚很多，涂料一般呈膏状，因此一般不刻意增加悬浮剂的加入量，尤其无机物悬浮剂不要使用，以保证良好的透气性。
（5）其他添加剂 主要加有微量表面活性剂和消泡剂等。为保证模样的涂刷性和干燥后在搬运及填砂过程中涂料层不脱落，在涂料中必须加有适量的表面活性剂。
（6）涂料的配比 由于涂料质量、成本问题，消失模铸造在大型铸铁件上特别是机床铸件上没有广泛推广和应用。故此需要研制一种材料采购方便、质量稳定、价格合理，能够长期推广应用的涂料。为此经过多次研究、反复试验，研制了消失模铸造涂料（质量分数）为：土状石墨30%—35%、片状石墨30%—35%、乙醇（含部分甲醇）300/0—35%、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）2. 5% N3.0%、酚醛树脂1.00/0-1.5%及松香等。经过生产1200t铸件，最大铸件工作台质量40t，经过检验和机械加工效果很好，达到设计标准。目前齐齐哈尔第一机床厂已经普遍在10- 60t的单件小批量的工作台、床身、床头箱等铸件上采用消失模铸造，经过生产验证，效果很好。
由于床身铸件的模样尺寸大，模样在涂刷涂料后靠自然干燥，因此选用的是醇基涂料。经试验确认涂料的涂挂层厚度为1.5-2. Smm为宜。
3.白模材料的选择
（1）模样材料的选择 模样材料选择聚苯乙烯泡沫塑料厚板。聚苯乙烯泡沫塑料的物理性质十分重要，密度大、强度高，制作模样的刚度好，但汽化时产生的烟火大，当泡沫塑料模样不能充分燃烧汽化时，易产生铸件夹渣。密度低，板材强度不够，铸件模样在运输、造型时易损坏，综合考虑选密度为22kg/m，。
（2）模样所用胶带的选择 在制模样时，因板材之间的缝隙，或搬运时的磕碰划伤，模样表面会出现细缝和凹坑，要用胶带纸将细缝和凹坑填平，以防在涂刷时涂料侵入或砂子挤人造成铸件缺陷。
（3）造型材料 采用树脂砂为造型材料，粒度为40—70目，树脂加入量为砂质量的1.2%，固化剂选用二甲苯磺酸溶液，加入量为树脂质量的60%，树脂砂强度>lOON/cm‘。
4.床身的铸造工艺设计
床身模样用聚苯乙烯泡沫塑料板分块成型后粘结而成。如牌号HT250数控卧式车床床身铸件几何尺寸为8100mm x 2100mm x 900mm，毛重27.1，。为防止在造型时模样变形，在床身8100mm长度上放有40个支撑架。同时在床身）9架接合面做一辅助胎模，增加了个分箱面。在造下箱时先造一个辅助胎模，等取出后再放铸件模样，这样即可减少空腔内支撑的麻烦，又可防止铸件变形，如图12 -36所示。
（1）浇注系统的设计 浇注系统尺寸设计的正确与否，是能否获得合格铸件的首要问题。在消失模铸造的浇注过程中，铁液在型腔内受模样分解产物的阻力及模样汽化过程中铁液的热量损失影响其流动性。一般很难做出精确计算，因此，常采用一般浇注系统计算方法进行。
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