|
摘要：介紹了中,、大型西門子電機殼鑄件的消失模鑄造工藝：采用整體成型，徑向和高度采取不同的收縮率,；采用階梯式澆注系統(tǒng),，嚴格控制白模的烘干溫度和時間，重點控制涂料的涂掛性,、常溫/高溫抗裂性,、脫殼性等性能；澆注溫度1490～1500℃,，澆注真空度控制在-0.065～-0.07MPa,。生產(chǎn)結(jié)果顯示：采用消失模工藝生產(chǎn)的電機殼鑄件表面質(zhì)量好，尺寸合格,，金相組織和力學(xué)性能符合技術(shù)要求,，且每噸鑄件的生產(chǎn)成本較呋喃樹脂砂工藝低1400元。筆者公司采用消失模工藝生產(chǎn)的西門子電機殼鑄件，外形尺寸1240mm×800mm×700mm,，鑄件質(zhì)量約780kg,，材料牌號為ASTM48A30C（相當(dāng)于HT200～HT250）。該鑄件尺寸較大,、散熱筋較多,、最薄處為5mm，鑄件結(jié)構(gòu)如圖1所示,。與小電機殼的消失模鑄造工藝相比,，散熱筋成型比較困難，出現(xiàn)問題比較多,。中大型帶有散熱筋的電機殼模具一般分成4個部分,，制模后白膜組合起來。但是組合起來的白模尺寸難以控制,，穩(wěn)定性差,。筆者公司模具是整體成型的，外形及內(nèi)腔均采用滑塊結(jié)構(gòu),，保證整體白膜順利出模,，從根本上解決了鑄件變形及尺寸精度問題。收縮率的參數(shù)選擇是模具設(shè)計中的關(guān)鍵,，大型消失模電機殼鑄件的收縮率長度方向取1.35%,、高度方向取1.15%,。消失模鑄造澆注系統(tǒng)的形式與傳統(tǒng)工藝不同，消失模鑄造內(nèi)澆道的大小,、尺寸,、形狀、方向,，直接影響模樣的汽化,，如果按照傳統(tǒng)砂型鑄造工藝計算內(nèi)澆道的大小，鐵液容量少,，周邊散熱面積多,，會急劇降低進入型腔的鐵液溫度，影響模樣的汽化速度,。根據(jù)傳統(tǒng)砂型鑄造工藝計算后得到總的內(nèi)澆道截面積,，一般再增加10%～25%即可，試驗后適當(dāng)調(diào)整,。由于鑄件高度較高,，采取階梯澆注方式，鑄件的內(nèi)澆道位置設(shè)計很關(guān)鍵,，如圖2所示,，采用多點進鐵液的內(nèi)澆道。澆注系統(tǒng)及參數(shù)設(shè)計為：直澆道截面尺寸為φ48mm,，橫澆道,、內(nèi)澆道共4層，高度,、直徑方向均勻布置,，頂層8道，其余3層各6道,，共26道,，由于直澆道中空，鐵液直接進入最下層澆道,，隨著鐵液液面上升,，升至第2層高度，第2層開始入鐵液,，所以按照單層計算澆注系統(tǒng)比例為∑F直:∑F橫:∑F內(nèi)=1.25:2.5:1,。Fig.2 Schematic diagram of the gating system由于該電機殼的散熱片厚度為5mm，因此,，EPS原始珠粒粒徑選擇也應(yīng)偏小，筆者公司采用龍王p-s/p-4s型號,。由于散熱片多并且比較薄,，預(yù)發(fā)密度應(yīng)控制在25～26g/L,。采用電加熱預(yù)發(fā)，保證預(yù)發(fā)珠粒大小均勻和珠粒含水分少[1-4],。泡沫成型采用專用電機殼液壓半自動成型機,，設(shè)備尺寸為長2.6m、寬2.6m,、高9m,，最大安裝模具尺寸為長2.3m、寬2.3m,。自動加料完畢后,，其余工序由設(shè)備控制系統(tǒng)自動完成，這樣能保證白模質(zhì)量的一致性,。模型出來以后不能立即進入烘房,，放置在成型區(qū)的存放架上，待表面的水分大致蒸發(fā)并檢驗后再進入烘房,。這樣做的好處：一是剛打出來的白模水分很高,，如果直接放入烘干房，會導(dǎo)致烘房濕度居高不下,；二是檢驗時能挑出廢品直接報廢,，這樣就會減小烘房空間的占用。白模烘干溫度40～45℃,，烘干時間48h,。（1）泡沫模樣充分烘干，并且逐個稱重,，規(guī)定范圍以外的隔離處理,。（2）散熱筋片逐個檢查，不符合外觀要求的應(yīng)修補或隔離,，一般要求10mm×10mm以內(nèi)的缺陷采用白模專用修補膏進行修補,。（3）采用單件澆注工藝，非驅(qū)動端在上面,。（4）澆注系統(tǒng)用熱熔膠粘接結(jié)合面,。在操作時滿足粘接前提下，一定要盡量少用膠,，粘接牢固并用美紋紙嚴格密封,。圖3為組合后的白模。Fig.3 White mold after combination電機殼類鑄件對涂料的要求除了一般性性能要求外,，還有3點值得特別重視：（1）涂料在常溫下的抗裂紋性和涂掛性要好,。由于電機殼幾乎95%的表面都是垂直面，如果涂掛性不好,，則每一遍的涂層厚度很難保證,。電機殼的散熱筋多,，壁薄，內(nèi)壁有穿線槽,，涂料在該處容易涂掛不好,，極易造成涂掛不均勻。過厚的水基涂料在烘干的過程中容易出現(xiàn)裂紋,，而且這些裂紋是很難被發(fā)現(xiàn)的,，如果處理不好，澆注時將導(dǎo)致粘砂,，常常無法清理而導(dǎo)致鑄件報廢,。筆者公司采用浸涂工藝，浸涂操作前,，涂料用攪拌器攪拌1h,，保證涂料均勻。將組裝好的白模放入攪拌均勻,、波美度符合工藝的涂料池內(nèi),，人工緩慢下壓使白模進入200～300mm，用力要均勻,，停止1min后旋轉(zhuǎn)90度,，停止1min再旋轉(zhuǎn)，直至全部掛勻為止,，然后抬出,，立放在架子上，用毛刷找漏白的地方,。2h后轉(zhuǎn)入烘干室,。（2）高溫抗裂性。由于散熱筋片較多,，在機殼的外壁上會有非常多又深又窄的部位,，澆注后這些部位會變成熱節(jié)，因此,，這些部位對涂料的要求非常高,，如果澆注過程不能抵御鐵液的沖擊，就會出現(xiàn)粘砂缺陷,，如圖4所示,；如果涂料耐火度不夠或者粘結(jié)劑使用不合理，拋丸后就會出現(xiàn)表面結(jié)疤粗糙不平,，如圖5所示,。Fig.4 Burning on of sand defect（3）涂料的剝離性能。電機殼內(nèi)腔穿線槽，在拋丸過程當(dāng)中鋼丸無法正常進入穿線槽,，需要涂料的剝離性能高,。筆者公司在涂料中加入助劑,，通過多次調(diào)整,，最終加入骨料2%的Fe2O3（氧化鐵紅），滿足了使用要求,。電機殼的化學(xué)成分為：w（C）3.15%～3.25%,，w（Si）1.6%～1.8%，w（Mn）0.7%～0.9%,，w（P）≤0.05%,，w（S）≤0.1%。鑄件需經(jīng)去應(yīng)力處理,，硬度為180～230HB,，要求出爐溫度控制在1580～1590℃，首澆溫度為1490～1500℃,，澆注真空度控制在-0.065～-0.07MPa,，澆注時間在50s左右，澆注后10min停壓,，開箱時間控制在4h,。鑄件的金相組織為石墨長度2級，珠光體體積分數(shù)>95%,，抗拉強度240MPa,，硬度190HB。通過生產(chǎn)實踐證明,，電機殼鑄件改用消失模鑄造工藝后,，鑄件的成品率≥97%，鑄件的金相組織及力學(xué)性能符合標準,，鑄件的外觀質(zhì)量優(yōu)于原呋喃樹脂砂工藝生產(chǎn)的鑄件（如圖6所示）,。從鑄造成本上看，采用原呋喃樹脂砂工藝,，需要加入1.1%的樹脂和0.5%的固化劑,，砂鐵比為5:1。而消失模鑄造工藝,，每噸鑄件用消失模白模原材料成本為33元,、涂料成本30元。按照市場價計算,，相對于呋喃樹脂砂工藝,，可節(jié)省原材料成本600元，且消失模人工效率較樹脂砂工藝高1倍,，每噸鑄件節(jié)省人工費用800元,，每噸鑄件綜合成本降低1400元,。由此可見，該類電機殼適合改為消失模鑄造工藝,。Fig.6 Appearance of the casting中,、大型電機殼類鑄件模具采用整體成型，徑向和高度采取不同的收縮率,；采用階梯式澆注系統(tǒng),，嚴格控制白模的烘干溫度和時間，重點控制涂料的涂掛性,、常溫/高溫抗裂性,、脫殼性等性能；澆注溫度1490～1500℃,，澆注真空度控制在-0.065～-0.07MPa,，可以生產(chǎn)出表面質(zhì)量好、尺寸合格,、性能符合要求的鑄件,，且每噸鑄件的生產(chǎn)成本較呋喃樹脂砂工藝低1400元。實踐證明,，采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)電機殼鑄件是可行的,。[1]王云飛，張杰瓊,，蔣衛(wèi)東.球墨鑄鐵油底殼的消失模工藝生產(chǎn)實踐[J].現(xiàn)代鑄鐵,，2022（1）：1-4.[2]何帥偉，陳穎,，軒世成,，等.球墨鑄鐵真空泵殼體鑄件的消失模生產(chǎn)工藝[J].現(xiàn)代鑄鐵，2022（3）：42-46.[3]高成勛,，徐明英.V法鑄造出口球墨鑄鐵管件[J].現(xiàn)代鑄鐵,，2022（2）：6-9.[4]金柱，陳娟,，陳禮年.喂絲球化處理工藝在熔模鑄造中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代鑄鐵,，2022（1）：4-9.
|
