“v”法鑄造工藝及其應(yīng)用(已修改)
2025-07-11 09:16 本頁面
【正文】 n“V”法鑄造工藝及應(yīng)用中國海洋大學(xué) 王樹杰 一、概述1．工作原理、工作過程真空密封造型，是一種物理造型法，在鑄造的各類造型法中，被稱為第三代造型法。它是利用塑料薄膜密封砂箱，并依靠真空泵抽出型內(nèi)空氣，造成鑄型內(nèi)外有壓力差，使干砂緊實(shí)，以形成所需型腔的一種物理造型方法。因此，真空密封造型又名“負(fù)壓造型法”或“減壓造型法”。國外取英文Vacuum（真空）一詞的字頭，而簡稱之為V法。V法的造型工藝過程如下：1）制造帶有抽氣箱和抽氣孔模板。2）將烘烤呈塑性狀態(tài)的塑料薄膜覆蓋在型板上、真空泵抽氣使薄膜密貼在型板上成型。如圖1所示。圖1 塑料薄膜加熱與覆膜3）將帶有過濾抽氣管的砂箱放在已覆好塑料薄膜的模板上。4）向砂箱內(nèi)充填沒有粘結(jié)劑與附加物的干石英砂，借微震使砂緊實(shí)，刮平，放上密封薄膜、打開閥門抽去型砂內(nèi)空氣，使鑄型內(nèi)外存在壓力差(約300～400mmHg)。由于壓力差的作用使鑄型成型并具有較高的硬度，濕型硬度計讀數(shù)可達(dá)95左右。如圖2所示。5）解除模板內(nèi)的真空，然后進(jìn)行拔模。鑄型要繼續(xù)抽真空直到澆注的鑄件凝固為止。依上法制下型6）下芯、合箱、澆注。如圖3所示。7）待金屬凝固后，停止對鑄型抽氣，型內(nèi)壓力接近大氣壓時，鑄型就自行潰散。圖2 造型圖3 下芯、合箱2．V法造型的特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)①提高鑄件質(zhì)量。表面光潔、輪廓清晰、尺寸準(zhǔn)確。鑄型硬度高且均勻，拔模容易。 ②簡化設(shè)備、節(jié)約投資、減少運(yùn)行各維修費(fèi)用。省去有關(guān)粘合劑、附加物及混砂設(shè)備。舊砂回用率在95%以上，設(shè)備投資減少30%，設(shè)備動力為濕型的60%，勞動力減少35%。 ③模具及砂箱使用壽命長。 ④金屬利用率高。V法造型中，金屬流動性好，充填能力強(qiáng)，可以鑄出3mm的薄壁件。鑄型硬度高、冷卻慢，利用補(bǔ)縮，減少冒口的尺寸。工藝出品率提高，減少了加工余量。⑤有利于環(huán)境保護(hù)。由于采用無粘結(jié)劑的干砂，省去了其它鑄造工藝中型砂的粘結(jié)劑、附加物或烘干工序，減少了環(huán)境污染，是綠色鑄造工藝。（2）缺點(diǎn)①造型操作較復(fù)雜，小鑄件生產(chǎn)率不易提高。 ②從始至終需抽真空，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化有困難。 ③因塑料薄膜的延伸性和成型性的限制，影響該工藝方法擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 ④需要考慮砂子的粉塵去除及冷卻問題。 二、V法工藝主要裝備及設(shè)備1．真空抽氣系統(tǒng)V法造型用的真空抽氣系統(tǒng)，包括真空泵、真空罐、濾氣罐、分配罐以及連接管路等。真空抽氣系統(tǒng)示意圖如圖4所示。1—汽水分離器 2—真空泵 3—真空罐 4—濾氣罐 5—真空管路 6—真空分配罐 7—真空軟管圖4 真空抽氣系統(tǒng)示意圖真空抽氣系統(tǒng)的設(shè)計要防止粉塵或細(xì)砂侵入真空泵，因?yàn)榉蹓m或細(xì)砂進(jìn)入真空泵后，將加速機(jī)件的磨損，縮短機(jī)件的壽命，甚至影響真空泵的使用性能。為此系統(tǒng)中設(shè)置水浴濾氣罐，余氣經(jīng)水浴濾氣罐進(jìn)一步凈化后進(jìn)入真空泵，通過真空泵排入大氣。（1）真空泵的選擇真空泵分干式和濕式兩種，干式真空泵可獲得真空度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜易出故障，維修不便，尤其是抽氣量低。濕式真空泵真空度不高，但抽氣量大，使用可靠、故障率低。V法造型時，不需要過高的真空度，一般在―～―，一般濕式真空泵可滿足V法造型時所需的真空度，尤其是其抽氣量大適合V法造型的需要，一般選用水環(huán)式真空泵，選用時應(yīng)注意抽氣量與真空度之間的關(guān)系。一般說來，形成的真空度愈大，抽氣量就愈小。真空泵的抽氣量可根據(jù)砂箱尺寸、同時抽真空的砂箱數(shù)、澆鑄時薄膜燒失造成的漏氣量以及真空系統(tǒng)除砂箱外的漏氣量決定。（2）濾氣罐濾氣罐的作用是防止從砂箱內(nèi)抽吸來的細(xì)砂或粉塵進(jìn)入泵內(nèi)，影響泵的正常工作；并能防止細(xì)砂或粉塵進(jìn)入泵內(nèi)磨損機(jī)件。濾氣罐內(nèi)設(shè)置擋塵罩、濾網(wǎng)、液位指示和排塵閥，從砂箱內(nèi)抽吸來的細(xì)紗和粉塵經(jīng)擋塵罩的阻擋、水浴和濾網(wǎng)的過濾，靠自重而下沉，落到罐體底部，定期打開排塵閥，清除沉落下來的細(xì)紗和粉塵。為提高過濾效果，應(yīng)考慮增加過濾面積降低過濾速度，盡量增大濾氣罐截面積。（3）真空罐真空罐為一密封容器，其作用主要用于穩(wěn)定真空系統(tǒng)壓力，緩沖系統(tǒng)壓力波動對造型澆鑄工作的影響，真空罐的容積過小，穩(wěn)壓效果差；反之，系統(tǒng)從啟動到可進(jìn)行造型的時間過長，動力和材料消耗大，占地面積也大。，從避免砂型塌箱現(xiàn)象考慮，應(yīng)盡量加大真空罐的容積。（4）濾砂與分配罐 濾砂與分配罐的作用是將從砂箱內(nèi)抽吸來的細(xì)砂和粉塵進(jìn)行初步過濾，微粒砂因自重而下降，落到罐體底部，定期打開排塵閥，可以清除沉落下來的細(xì)紗和粉塵。在罐體上設(shè)置幾個進(jìn)氣管，可根據(jù)實(shí)際需要，用軟管與砂箱連接。在各進(jìn)氣管和吸氣管上都裝有截止閥，可以開閉氣路。罐體上裝有真空表，用以觀察和控制真空度的大小。2．造型系統(tǒng)造型系統(tǒng)包括振實(shí)臺、塑料薄膜烘烤器、模板和砂箱等。（1）振實(shí)臺型砂的充填密度對鑄件有很大影響，為了提高型砂的抗壓強(qiáng)度和硬度，必須提高充填密度，為此需要在填砂時予以振動。此外振動還有利于因自然堆積角影響，在填砂時不易達(dá)到的一些局部位置的充填，當(dāng)薄膜局部搭橋或皺褶垂直于填砂方向時，也會影響砂子在其下方填滿，在減壓成型后，此褶合的雙層薄膜便會向其未填實(shí)的方向拉開，使鑄型表面形成開口狀態(tài)。緊實(shí)度不夠時還會造成鑄件因脹砂而增大壁厚的危險，也會增大分型面的披縫。所以填砂時進(jìn)行必要的振動，使流動性本來大的干砂獲得足夠的緊實(shí)度是非常重要的，而影響緊實(shí)度的主要參數(shù)是激振力的大小和方向，在零件橫向凸凹部位和垂直于填砂方向的薄膜局部搭橋或皺褶處，僅靠垂直方向的單向激振力往往不能滿足局部充填和緊實(shí)度的要求，最理想是對型砂施加三維振動使其呈無規(guī)則的三維
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