铸造工艺范例6篇

铸造工艺

铸造工艺范文1

关键词:壳体铸件;差压铸造;工艺

差压铸造工艺是在低压铸造工艺基础上发展起来的一种全新的铸造技术。该铸造技术结合了低压铸造技术与压力环境结晶铸造技术的优点,差压铸造技术与其他技术相比具有显著优势。因而它的应用范围非常广。随着人们对壳体铸件质量的要求越来越高。加强对差压铸造工艺的研究显得非常重要。笔者认为加强差压铸造工艺的研究必须要了解差压铸造工艺的特点。

笔者认为差压铸造工艺具有以下三个特点:一是利用差压铸造工艺可以有效控制金属液在一定压力下充型,从而能够制造出无针孔组织致密的铸件。二是采用差压铸造工艺制造出来的铸件与其他技术相比,抗拉强度得到有效提高,伸长率也有显著上升。三是差压铸件铸造出来的壳体铸件充型速度,充型金属液非常优良。我们在今后应用差压铸造工艺的时候必须要高度重视差压铸造工艺的特点。本文将结合某壳体铸件来介绍这一工艺。

1.某壳体铸件的结构特点

某壳体铸件的内部要求非常高,在铸造过程中需要利用X光和荧光来进行检测。某壳体铸件属于I类铸件,它的外形尺寸是600*550,壁厚则是9mm。该壳体铸件各部位的壁厚相差非常大,铸件结构非常复杂。在铸造过程中极易产生缩孔、缩松、气孔等缺陷。该壳体铸件结构复杂采用以往的低压铸造技术很难达到设计要求,同时还会对铸件的质量造成影响。笔者曾专门调查发现,采用低压铸造工艺制造出来的某壳体铸件的合格率只有百分之四十。可见传统的铸造工艺已经不能适应时展的要求了。我们必须要采用铸造水平更高的差压铸造工艺来进行制造。

2.某壳体铸件的差压铸造工艺设计

差压铸造工艺分为两个步骤,一是工艺设计,另外一个就是工艺操作。接下来,笔者就来详细分析某壳体铸件铸造工艺的设计。壳体铸件铸造工艺设计主要包含两方面内容:一是工艺曲线设计;二是工艺参数设计。接下来,笔者就来详细探讨这两个方面。

1.工艺曲线的选择。在差压铸造工艺中在形成金属液充型的时候,压力差的选择有两种方式。一种是减压法;另外一种就是增压法。所谓增压法(亦称下罐进气法)主要指的是在差压铸造工艺中先是将干燥压缩空气通入到上下两个压力筒中,而后加压。在里面的气压达到工作压力的时候就关闭互通阀,使上下压力筒互相隔绝,而后再继续将压缩空气通入到下压力筒中,最终使得上下压力筒之间形成一个压力差。然后在压力差的推动下进行充型。在充型完成后把铸件凝固,此时要在高压状态下凝固,在凝固以后然后再打开互通阀。上下压力筒的气体全部放出,而升液管中的金属液则自然回流。采用增压方法可以得到理想的壳体铸件,这种方式在差压铸造工艺中有着重要作用。

减压法。所谓减压法(亦称上罐排气法)主要指的是通过降低上压力筒的压力来形成压力差,从而推动升液管中金属液充型。减压法与增压法达到工作压力的程序基本上是相同的。所不同的地方是在关闭进气阀及互通阀之后,不是对下压力筒增压,相反却是对上压力筒降压。这样也可以有效地形成压力差,从而有利于充型。在充型完毕之后要及时关闭上压力筒排气阀。与增压法相比,减压法更容易实现对压筒内的压力进行精确控制,而这对于铸件排气具有重要意义。

某壳体铸件的内部结构非常复杂,对于浇注的平稳性有着严格的要求。与此相适应,减压充型可以有效避免由于金属液充型的升温从而造成上压力筒的压力变化。总之, 减压法能够保证壳体铸件在浇注过程中的平稳运行。因此我们选择减压法来进行填充,同时对于工艺参数的设计,也要完全按照减压法来进行设计。

2.工艺参数的设置。差压铸造工艺中各种参数的设置主要包括工作压力,浇注温度,保压时间等因素。接下来笔者就来详细分析这几个参数。针对差压铸造工艺的工作压力的选择,笔者认为应该是越高越好。但是在工作中我们也需要注意工作压力如果大于某个值的时候,效果也就不会太明显。铸件性能也不会得到有效提高。结合某壳体铸件的设计要求和结构特点,笔者认为工作压力应该设置在650KPa。浇注温度对于差压铸造也有很大影响。某壳体铸件的差压铸造在很大程度上要受到浇注温度的影响,笔者经过某壳体的充型特点进行深入分析,在当前的设计过程中浇注温度应该保持在740度左右。保压时间关系到高结晶压力,为了充分发挥高结晶压力的优点,我们有必要延长保压时间,当然这是在升液管上部凝固100-150mm左右,而不是全部凝固堵塞升液管的情况下才可以的。

3.某壳体铸件铸造工艺操作

上文说的是设计,接下来笔者就来介绍一下铸造工艺的操作。因此在差压铸造工艺操作过程中必须要高度重视工作台面与砂型的密封问题。针对这个问题,需要在操作过程中高度重视。一般意义上在差压铸造过程中往往是通过在砂箱底部与升液管之间放置石棉垫来起到密封的作用。通常石棉垫的厚度选择为6-8mm左右比较合适,过厚或过硬会使得砂型破碎而影响密封。在今后我们还要尝试采用其它更好的材料及方法来进行密封。笔者认为在差压铸造过程中工程技术人员必须要结合差压铸造的特点来进行设计,同时要加强对砂箱底部加工平整,保证底部平整一致。

壳体铸件铸造是工业机械生产中的重要环节,壳体铸件本身的质量和性能对于机械本身具有重要影响。随着科学技术的进步,壳体铸件铸造技术也在不断发展中,其中差压铸造工艺就是一种全新的壳体铸造工艺,本文以某壳体为实际案例详细分析了当前差压铸造工艺的特点,工艺设计和操作。笔者认为在今后的发展过程中要想保证壳体铸件铸造工艺的性能就必须要慎重选择形成压力差的方式。在操作过程中要注重密封问题。

参考文献:

铸造工艺范文2

关键词:小型铸铝转子;离心铸造;顺序凝固;致密度;电机效率

如何提高电机的工作效率,同时降低制造成本,一直是广大电机设计制造者追求的目标,只有设计制造出更高效的电机产品,才能让电机制造企业在激烈的市场竞争中生存,同时这也是当今社会节能减排、绿色发展的需要。

以往,我公司生产的小型铸铝转子都采用压铸方式生产,电机效率一直无法得到有效提高,这是由压铸工艺性质本身所决定的,主要是由于压铸速度较快,铁心内的空气无法及时排出,造成铝条及端环处出现细微的气孔,从而影响了电机效率。近来,我公司为提高小型电机的工作效率,从提升转子性能入手,研究了一套离心铸造设备及工艺来生产小型铸铝转子,取得了很好的应用效果,电机实际工作效率提高2%~3%。本文结合NEMA18-4P/2.2kW电机铸铝转子,由压铸方式改为离心铸造工艺后的实际性能进行分析。

1 转子结构

本转子铁心为高冲自扣闭口槽结构,因此浇铸时无需中套。铁心外径∮105mm,铁心高度150mm,端环外径∮103mm,端环内径∮56mm,端环厚度12mm,轴孔∮34mm,转子总重7.95kg,其中铝部净重0.98kg。

2 工艺方案

此小型铸铝转子,国内自动化生产尚属首次,无可借鉴经验,又无资料可查。经过反复分析研究,精心拟定了一整套离心浇铸工艺实施方案。其中包括自动化设备的研究,工艺参数确定和模具结构设计等。

2.1 自动化设备的研究

由于小型铸铝转子一般批量较大,手动浇铸无法满足生产要求,所以为适应生产节奏,特研究了一整套双工位自动化生产设备来提高生产效率,大量使用伺服电机、光电传感器等先进电子元器件,采用先进PLC来进行控制,适用于外径150mm以下,高度200mm以下的闭口槽转子铁心。主要结构包括:(1)铝水保温单元;(2)铁心上料输送单元;(3)转子铁心中频加热单元;(4)铁心进出模抓取单元;(5)模具立式离心旋转单元;,(6)铝水自动浇铸单元;(7)铸铝转子下料输送单元;(8)铸铝转子自动切浇口及退假轴单元;(9)转子码垛单元。其中中频加热单元和模具立式离心旋转单元为核心结构,关系到最终产品的质量。

2.2 模具结构设计

由于NEMA18-4P该型铸铝转子铝环内径只有∮56mm,空间较小,考虑到直浇道拔模斜度等要求,上部铝水入口处尺寸会更小,铝液相对大型转子直浇道更容易凝固,这就提高了工装模具的设计制造的难度,也对浇铸时工艺参数的稳定控制提出了更高的要求。

模具立式旋转单元是整套设备最核心的部分,主要结构包括:(1)漏斗;(2)上模及直浇道;(3)铁心及假轴;(4)下模及冷却翅片;(5)变频旋转电机;(6)下模合模顶升套杆;(7)下模顶升油缸;(8)铸铝转子出模顶升杆;(9)铸铝转子出模顶升油缸;(10)底座。

2.2.1 上下模设计

浇注时严格遵循自下而上的顺序凝固要求,故特意在下模端环位置加了冷却翅片,浇注时随上下模一起旋转,以达到下模端环最先凝固的目的。同时在下模端环内侧均布开出宽度5mm,深度0.1mm的排气槽6个,以利于下端环排气。下模定位止口直径比铁心外径大0.1mm,即105.1mm。

上模与直浇道设计为一体,直浇道高度120mm,斜度为6度,内浇口为对称两瓣式,间隔6mm,浇口高度为4mm,同时在上模平衡柱上方均布开出宽度6mm,深度0.1mm的排气槽8个,以利于上端环排气。上模定位止口直径与下模一致,即105.1mm。

2.2.2 假轴设计

转子中心的假轴主要起到两个作用,1、防止铝液浇入轴孔,2、浇注完成后起到切除直浇口的作用。因此这就要保证假轴既能在高温下连续工作而不变形,同时在切除浇口时要有足够的强度,本设备采用的40Cr材料,加以适当热处理,满足生产要求。

2.3 工艺参数的确定

在离心铸铝工艺中,温度是最为关键的参数之一,它的高低直接影响最终铸铝转子质量。要想获得合格的转子,必须严格控制好模具温度,铁心温度及铝水温度,只有这三者达到合理的温度配合,严格遵循自下而上的顺序凝固原理,同时在合理的离心转速配合下,才能获得合格的铸铝转子。

2.3.1 上下模的预热温度

根据顺序凝固原理,铸铝转子的下端环应为最先凝固的部位,否则无法得到有效补缩而形成缩孔,因此下模预热温度应较低,实际以250~300℃为宜。而上端环及浇口为最后凝固的部位,同时为其它部位起补缩作用,因此上模预热温度应相对较高,以350~400℃为宜。

2.3.2 铁心温度

由于小型转子槽型面积相对较小,为了不使浇铸的铝液过早凝固,因此铁心预热温度相对较高,考虑到转子在转运过程中的热量损失,实际铁心预热温度在520~550℃。

2.3.3 铝液温度

本转子铝重0.98kg,考虑到直浇道补缩量及浇铸过程中损失的铝液,实际铝液浇铸量为1.3kg,由于该铁心槽型较小,因此所需铝液温度相对较高,实际生产时控制在760~780℃。

2.3.4 离心机转速

根据《铸造实用手册》中,以重力倍数(G)为基础计算转速(rpm)的公式:n=299G/R内,其中:G为重力加速度9.8,R内(cm)为转子铝端环内半径,以此为参考,计算出合适的转速为1046r/min,在实际浇铸中发现,按此转速浇出的转子,下端环有抛空现象,后采用升速浇注法,一档转速为800r/min,,当倒入2/3铝液后,进行二挡提速,速度升高至1046r/min,浇铸出的转子合格。

2.4 转子性能分析

利用上述设备,按照上述工艺生产出的NEMA18-4P铸铝转子性能优秀,整机装配测试后,电机效率普遍提高2%~3%,取得了良好效果,达到了预期目的。对铝端环切割后发现,比压铸的铝端环致密度要更好,没有压铸时普遍产生的直径在∮1~∮2mm之间的小气孔,这也直观地印证了转子性能的优秀。

2.5 经济效益分析

以NEMA18-4P/2.2kW此型电机为例,一天按工作16小时,效率提升2.5%计算,一年可节约电能:2.2*16*2.5%*365=321度,电价按照0.8元/度计算,一年可节约电费:321*0.8=256.8元,经济效益显著。

3 结束语

从试制的NEMA18-4P铸铝转子结果看,无论从转子制造质量,还是整机运行性能,都是非常成功的。其离心铸造工艺参数选择及模具结构设计合理,工艺方法可行。经了解,与国内其它电机厂家的同类型电机相比,该转子装配后的电机运行效率都是最高的。用离心浇铸工艺生产的小型铸铝转子电机,大大降低了客户的后续使用费用,具有显著的社会效益和经济效果,值得推广应用。

参考文献

[1]张玉平.金属型离心铸造电机转子工艺的改进[J].铸造技术,1993(5):43-44.

铸造工艺范文3

关键词:发动机;凸轮轴;铸造;加工;研究

1.发动机凸轮轴铸造工艺研究

1.1发动机的凸轮轴感应加热淬火铸铁

发动机的凸轮轴毛坯在铸态感应加热淬火过程中,就是把工件放入到感应器中,通过一次通电加热,喷淋介质冷却淬火。淬火后必须要有一定的余热,这样可以更好的利用余热回火,避免淬火的应力。通常控制方法有两种,一种是通过改变淬火介质的浓度来实现的,另一种是通过调整工件在淬火介质中的时间。发动机的凸轮轴感应加热淬火铸铁的优点是,铸造的设备相对简单,安装可靠,自动化的程度相对高,方便批量生产,并且淬火的质量稳定。但是其也有自身的缺点,淬火硬度不是很高,并且凸轮轴变形较大,不适合长凸轮轴的铸造。

1.2发动机的凸轮轴毛坯材料为冷激铸铁

发动机的凸轮轴毛坯材料为冷激铸铁的工艺方法,首先在铸造时,必须在发动机的凸轮轴模具内放置冷铁,再浇铸后使其凸轮急速冷却,以便凸轮轴迅速的凝固,在凸轮轴的表面形成莱氏体的硬化层。这样可以使发动机凸轮轴表面的洛氏硬度有50度,进而使得凸轮轴有良好的耐磨性。这种方法的优点是,避免了发动机凸轮轴热处理过程,不仅节约了能源,使得发动机凸轮铸造加工一次成形,而且还可以提高发动机凸轮轴的硬度和耐磨性,让凸轮轴的组织结构均匀。但是这种方法也有自身的缺点,其缺点是在铸造过程中要人工来放置冷铁,这就使得劳动强度相对较大。

1.3发动机的凸轮轴离子氮化加工法

发动机的凸轮轴离子渗氮是一种能够强化金属表面的化学热处理方法,这种方法被广泛适用到了铸铁、合金钢、碳钢等。发动机的凸轮轴在经过离子渗氮处理以后,能够明显的提高材料表面的硬度,让发动机的凸轮轴可以有很高的耐磨性、疲劳强度,以及抗蚀能力和抗烧伤性等。这种方法的优点,可以渗氮速度很快,并且渗氮层组织很容易控制,对环境也没有污染,还能够节约能源,不易变形等。但是这种方法也有自身的不足,对于那些不同形状、尺寸以及不同材料的零件来进行混合装炉渗氮时,必须要把各零件温度均匀一致是非常困难的。而且准确测定零件的温度是非常困难的,离子渗氮设备还非常复杂,价格也相对昂贵。

2.发动机凸轮轴机械加工工艺研究

2.1发动机凸轮轴加工阶段的工序的安排

在发动机凸轮轴的加工阶段首先要进行粗加工阶段,在粗加工完成后进入到半精加工阶段,再到精加工的阶段,最后到光整、精整加工的阶段,也就是完工的阶段。发动机凸轮轴工序顺序安排是先车,再进行粗磨,再进行精磨――抛光,加工工序从粗到精,其工序从主要表面和次要表面的加工工序来不断的交叉进行,其中要把淬火的工序在各主要表面半精加工之前来进行,以此来防止工件在淬火以后而变形引起精加工的困难。

2.2发动机凸轮轴的主要表面加工

首先要对发动机凸轮形面的粗加工,传统粗加工方法是利用模车床及和液压仿形凸轮铣床, 对发动机凸轮轴铣削后的形状与尺寸精度都要优于车削, 这样就可以对其直接进行精磨。进行大量生产发动机凸轮轴毛坯都是用精锻或者是精铸来成形, 其毛坯的精度是非常高的, 用于加工的余量比较小, 目前很多的厂家都会采用以磨代车的新工艺来进行加工,这样在很大程度上较少了发动机凸轮形面加工的工作量。像那些棒料的毛坯, 因为其余量比较大, 在发达国家很多的厂家都会采用CNC 凸轮铣床,另外还有的厂家常采用先进的多刀仿形单靠模车削方法来进行加工,如图一所示。

图一:多刀仿形单靠模车削 a) 车刀 b)工具的安装

其次在进行发动机凸轮形面精加工时,要采用立方氮化硼砂轮来进行数控发动机凸轮轴磨床,之后在进行多片砂轮高强度砂轮通过高速的磨削,之后再通过测量 、自动补偿和自动修整等装置来进行处理。

2.3对发动机凸轮支撑轴颈的磨削

支撑轴颈的磨削的可以通过多砂轮磨床或者是无心磨床来进行,这些设备能够高效率、准确地磨削凸轮轴支撑轴颈。有的企业在进行凸轮轴的轴颈和桃形精磨后还要进行对其抛光, 这些都和曲轴超精加工工艺大题相同。

2.4对发动机凸轮轴进行自动校直

发动机凸轮轴钢料在进行冷、热加工工艺进行处理后,都会使其形状发生弯曲,必须要经过校直后才能后继工艺的加工 。一般的都是由传统工艺来对其进行校直,通常的校直工艺是压床人工校直 ,但是由于传统的校直方法在矫枉过正过程中要多次反复进行,因此会损害零件强度。但是目前的校直工艺自动校直是由传感器测出凸轮轴的弯曲度,再向校直压头控制器发出相应的指令,来凸轮轴运用最适当校直压程来对其进行校直,这种校直方法只需要对零件进行一次校直就可以达到校直的要求,并且所用的工时小,校直的准确性高,成本低。

3.结语:

通过对凸轮轴加工特点的分析,并详细分析了凸轮轴的工艺的重点和难点,并对加工工艺进行了优化设计,进而来保障凸轮轴的加工质量,而凸轮轴的性能和质量决定着发动机的整机性能。本文通过研究发动机凸轮轴的铸造工艺、机械加工工艺的过程和控制方法,结合制造业的工厂实际,对发动机凸轮轴制造工艺、设备以及检测进行了深入分析研究。

参考文献:

[1] 李双寿,陆劲昆,边庆月等.球墨铸铁凸轮轴的激光表面熔凝处理[J].金属热处理,2005.30(2)::4-8.

[2]上海通用汽车有限公司.2005汽车发动机工艺与装备(第十二届)国际研讨会系列(三)/装配式凸轮轴制造工艺[J].汽车与配件,2006(3):18~20.

[3]崔占全,王昆林,吴润主编.金属学与热处理[M].北京:北京大学出版社, 2010.

[4]何七荣,潘展,徐琳;凸轮轴型面简易数控磨削技术[J];新技术新工艺;2004年12期;40.

[5] 樊东黎,潘建生,徐跃明,佟晓辉主编. 热处理技术手册[M]. 北京:化学工业出版社, 2009.

作者简介:

第一作者:周望平,职务:董事长、总经理,职称:高级经济师、工程师,研究方向:汽车、摩托车发动机凸轮轴总成及通用汽油机凸轮轴总成的研究与开发,工作单位:浙江博星工贸有限公司。

铸造工艺范文4

通过综合分析模架的结构,考虑铸造工艺要求后,确定采用实型铸造工艺方案以达到降低生产成本、缩短生产周期、提高生产效率。在此基础上,确定该模架的相应铸造工艺参数、浇冒口系统等,并采用华铸CAE软件进行凝固模拟,针对铸件存在的缩孔、缩松等缺陷,通过改变冒口的参数进行工艺优化,获得符合技术要求的铸件。

关键词:

模架;铸钢;实型铸造;工艺优化

实型铸造可获得表面光洁,尺寸较精确,内部较致密,无飞边毛刺的铸件。特别适用于单件小批量生产的大型铸件,在铸造行业中得到广泛应用[1]。本文就采用实型铸造方法生产单件、小批量的模架铸件的铸造工艺设计及工艺优化作了探讨。

1模架的CAD建模

模架用于支撑模具,在结构上具有其特殊性即整体呈"U"形体且侧面有凹槽结构,零件轮廓尺寸为1920mm×1060mm×1500mm,属于大型零件,且零件存在厚大部位。选用UG软件建模[2,3],在UG的建模环境下首先建立基准平面,根据图纸确定各个部分之间位置关系,再通过拉伸,求差及边倒圆等命令完成模架的三维实体模型。模架的形状如图1。

2铸造工艺设计

该模架的材质为ZG35CrMo,生产性质是单件小批量生产。

2.1铸造工艺方案该铸件属于大型厚壁件,根据确定的生产纲领,采用实型铸造(即普通砂型与消失模相结合的铸造方法)的工艺方案来生产。该方案选用STMMA做为模样材料,采用自硬尿烷树脂砂中的醇酸油尿烷树脂砂进行填充模型表面一定厚度的型砂使用该种型砂填充,其余部分使用干砂填充,这样可以减少自硬树脂砂的用量,降低成本[1]。通过参考资料[4]确定该铸钢件的涂料采用铝矾土70%,锆英粉30%的骨料制备的消失模铸钢涂料,进行刷涂,涂层厚度4mm左右即可。

2.2铸造工艺设计铸造工艺设计中选取浇注系统为开放中间注入式浇注系统,根据铸件材料,确定浇口杯用耐火砖砌成,浇注系统均采用陶瓷管连接。浇注系统示意图见图2。采用阻流截面设计法计算该铸件的各个浇注系统尺寸[5],并根据算出的数据确定浇注系统中各单元耐火陶瓷管的直径,其中D直=100mm,高度为1450mm,D横=80mm,长度为1560mm,D内=50mm,长度为150mm。设置使用冒口补缩,并配合冷铁加强顺序凝固,冒口选取易割圆柱明冒口,根据铸钢件的凝固收缩率初步确定1#、2#、3#、4#冒口的尺寸为:冒口直径为300mm,高度为500mm。为保证冒口中的金属液最后凝固,在冒口的周围安放保温冒口套,保温冒口套可购专业厂商生产的,冒口套的尺寸随冒口的尺寸变化。冒口及冷铁的放置位置如图3,图4所示。该件形状为"U"形铸件,为防止出现挠曲变形问题,在制作塑料模样时,对铸件的结构进行了改进,增加了一块肋板以防止铸件在凝固过程中出现变形。如图5为肋板位置图。

3铸造凝固模拟

经过对该铸件物性参数的分析,确定了浇注温度在1570~1600℃,浇注时间为110~130s时,铸件的质量较好。铸件的凝固过程与铸件的缩孔、缩松及应力集中直接相关。对铸件进行凝固过程模拟就是为了预测缩孔及缩松的位置,同样,由凝固时间及凝固顺序也可以根据经验预测缩孔及缩松。采用华铸CAE软件得到原始方案铸件凝固缺陷分布图,如图6所示。可以看出,铸件内部存在大量的缩孔、缩松缺陷,说明冒口的补缩效果不好,冒口的尺寸需要改进。

4工艺优化

由原工艺的凝固图看出冒口的补缩效果不好,铸件内部形成大量的缩孔缩松等缺陷。为了减少缩孔缩松等缺陷需从改变冒口入手,将原工艺中的冒口直径不变,冒口高度由原来的500mm增至600mm,进行凝固模拟,结果如图7。可以看出,1#冒口的补缩效果很好,确定1#冒口直径为300mm,冒口高为600mm。2#、3#、4#冒口的尺寸仍需改进。将2#、3#、4#冒口的直径增至400mm,高度增至700mm,进行凝固模拟,模拟结果如图8。可以看出,2#冒口的补缩效果良好,确定2#冒口的直径为400mm,高度为700mm。3#冒口的补缩通道凝固过早,导致铸件内部出现大量的缩孔、缩松缺陷,4#冒口的补缩通道虽然没有过早凝固,但是冒口的补缩效果也不好,因此,3#、4#冒口的尺寸仍需改进。通过不断的改进,最后确定3#、4#冒口的尺寸均为直径500mm,高度800mm时,铸件的内部不再出现缩孔缩松等缺陷。模拟结果如图9,铸件中缺陷消除。

5结语

针对单件、小批量生产的模架采用砂型与消失模相结合的铸造方法,得到了一套生产该模架的铸造工艺方案,并运用华铸CAE软件对模架进行凝固过程模拟及工艺优化,获得无缺陷铸件。且生产铸件过程比传统的砂型铸造方法更加便捷、成本低、生产周期短,提高了生产效率。

参考文献:

[1]李思,申荣华,袁兴国.后梁支座实型铸造工艺设计及凝固模拟[J].铸造技术,2015,36(5):1327-1329.

[2]林益平等.UG软件在某多功能包装机三维造型设计中的应用[J].轻工机械,2003(2):29-31.

[3]李玉龙,刘汉成.UG下用户CAD系统的界面二次开发研究[J].合肥学院学报(自然科学版).2006(04):29-31.

[4]邓宏运,阴世河编著.消失模铸造及实型铸造技术手册[M].北京:机械工业出版社,2012.

铸造工艺范文5

关键词:离心铸造;不锈钢管;工艺

引言

随着我国机械制造业的飞速发展,伴随着热处理炉的使用也增多,对耐热和高质量不锈钢管的需求量日益增多。这类钢管最常用的钢号是1Cr18Ni9Ti不锈钢,我国传统制造不锈钢管的工艺是,用电渣重熔实心锭做成的实心不锈钢管坯料,经镗床加工成不锈钢管,此方法的材料利用率较低,且工序较多;而采用离心铸造耐热不锈钢管的工艺,制造出的不锈钢管,其组织特点是存有大量的二次析出碳化物,此组织紧密,成分均匀,金属缺陷较少,可满足用户的高质量要求。现如今此制造工艺已被广泛使用。

在热处理领域,直径150mm的耐热不锈钢是此工艺的核心,此类钢管不仅要耐高温和耐腐蚀,还需承受20至30MPa的压力,对于壁厚和管径之比为1:15的钢管来说,其管壁需承受15-20N/mm2的张应力,这类钢管通常需要很高的蠕变强度。而离心浇铸是根据不同金属元素的质点不同,在不同转速所产生离心力的作用下会呈现出类似于分层的现象,这种浇铸法通常可得到高的蠕变强度。本文就采用离心铸造不锈钢管的工艺方法、常见质量问题及解决措施做简要的分析。

1.离心铸造不锈钢管的主要工艺确定

离心铸造不锈钢管的主要工序有钢水冶炼、离心浇铸、加工外径和内孔、车端面、和热挤压成型等工艺。根据离心铸造1Cr18Ni9Ti不锈钢管的相关经验,浇铸温度、浇铸时间和浇铸模转速三个工艺参数对不锈钢管的质量影响最大。

1.1. 浇铸温度的选定

浇铸温度的选定是离心浇铸的一个关键工艺,过高的温度会使浇铸件产生双向凝固,造成冷隔现象,形成不完全成形等缺陷;而过低的温度会不利于排除气体杂质等缺陷,影响生产率和产品的质量。查阅相关手册可得出不锈钢材料的熔点,如1Cr18Ni9Ti的熔点为1455℃,根据相关经验得出离心浇铸时的一般过热度为50℃ ~100℃ ,因此1Crl8Ni9Ti的浇铸温度为1500℃左右。

1.2.浇铸时间的选定

选择合适的浇注时间也对不锈钢浇铸管的质量有着很重要的影响。若浇铸时间太长,即浇注速度过慢时,容易造成浇注量不足或者冷隔现象,影响产品的质量;若浇注时间太短,会造成浇铸的金属液内气体和杂质等不易排除,同时由于速度较快,会是金属液流动动压力过大,也易产生缺砂等缺陷。

查阅相关资料,浇铸时间的公式如下:

式中:t为浇铸时间,单位为s;

A为浇铸的截面积,单位为cm2;

G为单位时间内流过浇铸截面A的重量,单位为kg;

ν为流量系数,值为0.5。

根据上述公式可得出,浇铸时间约为1min-2min。

1.3.浇铸模转速的选定

浇铸模转速的选定是离心浇注的最重要的工艺参数,若浇铸模的转速过高,在金属凝固过程中,会使浇铸机的振动变大,浇铸管就容易出现裂纹;同样若浇铸模的转速过低,使得离心力不足,也无法保证气体和渣浮出表面,极易形成气孔等缺陷,此时浇铸液若补缩不充分,也极易形成缩孔等缺陷。因此选择合适的浇铸模转速,对浇铸管的质量起着关键的作用。

查阅相关资料,浇铸模转速的公式如下:

式中:n为浇铸模的转速,单位为r/min;

G为重力系数,其值一般取45至80之间;

R为浇铸管件管内半径,单位为m。

2.离心铸造不锈钢管的常见质量问题及解决措施

2.1.不锈钢管出现横向裂纹

不锈钢管产生横向裂纹主要是因为:①浇铸模转速过大。转速过大会使型筒内的不锈钢液在离心力作用下会通过两侧的盖孔流出,冷凝固化后不锈钢管铸件与外端盖粘连,不锈钢管铸件不能完全收缩,于是产生横向裂纹。②使用的涂料性能不好。使用不合格的涂料会高温下的不锈钢铸件表面产生粘砂现象,在冷凝和收缩时,铸件和型筒表面产生的摩擦阻力过大,从而产生横向裂纹。

解决措施:选择合适的端面密封结构,严格控制端盖的密封性能, 使铸件流过时不易出现流出或者飞皮等现象。选用性能较好的涂料, 防止铸件产生粘砂现象,减小铸件表面产生收缩阻力。

2.2.不锈钢管出现螺旋裂纹

不锈钢管出现螺旋裂纹主要的原因有:众所周知,1Crl8Ni9Ti等材料的不锈钢的铸造性能较差,且钢水中会出现硫、磷等少量杂质,这些杂质会和Fe0等铁化合物形成更复杂的化合物,使钢水的流动性进一步降低,使不锈钢管更易出现皱纹和夹渣等现象。

解决措施:选择合适的浇铸温度,提高浇铸速度,且型筒的预热充分且温度合适,一般会减少出现螺纹裂纹的现象。

2.3 .不锈钢管表面出现夹渣与气孔

此现象一般会出现不锈钢管表面,而且直径越大越易产生此现象。产生的主要的原因是: 由于型筒内表面通常会采用复料,离心浇铸时使铸件外层凝固速度减慢, 在这过程中会渗入气体和杂质等,而不锈钢液和这些杂质混合后使金属熔点和粘度增大,也容易产生氧化膜,这样会使不锈钢液的重力系数减小,使不锈钢液对型筒的压力减小,导致浇铸速度减小。

解决措施: 保持浇铸的型筒内壁的的干燥,且需预热充分, 严格控制不锈钢液的熔注点, 根据经验适当增大重力系数至100左右。

3.总结

离心浇铸法是生产不锈钢管的重要方法之一。近年来,离心浇铸不锈钢管正向着智能化,大型化的方向发展, 其产品应用的范围也越来越广。本文着重描述了离心铸造不锈钢管的一些重要的工艺参数的确定,并就一些常见的不锈钢管的质量问题提出独特的见解。合理的运用工艺参数可减少不锈钢管的不合格率的,也是公司生存、发展.取得较好经济效益的保证。也对改善公司的相关产品质量,提高劳动生产率.降低成本有着深刻的意义。

参考文献:

[1]张伯明. 离心铸造[M]. 北京:机械工业出版社,2004

铸造工艺范文6

铸造工艺课程设计是材料成型及控制工程专业教学中重要的实践环节,本文针对在课程设计过程中出现的问题,以及适应人才培养目标的调整方面,以培养学生工程实践能力和创新创业意识为出发点,增加和调整铸造工艺课程设计的内容、改革指导模式,加强考核,使学生较系统掌握了铸造工艺设计的基本技能,分析和解决工程实际问题能力得到提高,并在实际应用中取得了较好效果。

关键词:

铸造;课程设计;教学改革

铸造是材料成型及控制工程专业的研究方向之一。在铸件生产过程中首先要进行铸造工艺设计,以保证所生产的铸件符合要求,具有很强的实用性。按照培养目标要求,在学习相关的铸造课程和生产实习后,学生通过铸造工艺课程设计,能够掌握设计的基本知识、基本原则和方法、步骤、技能,帮助学生将有关铸造专业课和基础课的理论知识转化为实际应用,培养和提高学生分析和解决铸造工程实际问题的能力。课程设计是学生综合运用本专业课程和前修课程的基础理论进行的工程设计的尝试;是培养学生综合应用能力和创新意识的重要手段,。它是对前期教学效果检验和评价的一种十分有效的形式[1];是学生在教师指导下综合应用所学知识、解决本专业实际工程问题的一项实践性教学活动[2]。通过工艺设计的尝试,学生可以为未来工作进行实际铸造工艺设计的模拟训练,是培养铸造工程技术人员的基本训练,具有综合性、实践性和创造性的特点。由于受到专业培养模式及培养计划调整的影响,以及不断分析、总结课程设计中出现的问题,以培养学生工程实践能力和创新创业意识为出发点,对铸造工艺课程设计的内容、指导模式、考核等进行了改革尝试,取得了较好的教学效果。

一、铸造工艺课程设计中存在的问题

(一)学生对课设的重视不够、主动性不强

许多学生在课程设计中,对课程设计的任务、内容、目的认识不足,准备不充分,有些学生认为毕业后也不从事这方面工作,没有用认真态度对待课设。由于这是学生进行铸造工艺设计的尝试,学生缺乏将理论应用实际这方面的经验,不能提出自己的见解、设想,设计中常依靠指导教师的指导,被动进行,缺乏独立思考和考虑问题不够全面,造成学生的独立性、主动性不够。

(二)课程设计的命题

设计题目的更新程度不足。设计题目数年来重复使用,设计内容缺乏创新性和实用性,造成设计内容和生产实践脱节,使学生对新技术、新工艺的了解欠缺,不能采用先进设计手段进行设计,不能激发学生的设计兴趣,易造成上下届学生相互抄袭现象。

(三)时间安排问题

铸造工艺课程设计的时间常在18-19周进行。这段时间学生有的在找工作,有的在考研,造成学生投入课程设计的精力常常有限。有些学生敷衍了事,导致课设质量难以保证。

(四)成绩评定

成绩的考核方法相对单调,主要是对学生平时表现、工艺图的质量、说明书规范及答辩情况进行评价,给出最后成绩。不能很好地对学生设计的独立性、创造性、实际解决问题的能力等做出全面、准确、科学的评定。

二、改进措施

(一)加强课程设计题目的审核

每年课设指导教师要将题目报给教研室进行审核,所报题目数量要多于所带学生的人数,并且每年要有20%左右的更新,保证每个班级的学生一人一题,教研室全体教师要进行讨论通过。根据学生的实际情况,调整课设难度,对基础较好的学生,课设选择的零件图可以稍复杂一些,要求高一些。

(二)提高学生的主动性

学生就业后如果从事铸造行业,绝大部分从事工艺设计。铸造工艺课设是培养和锻炼学生设计能力的主要环节,使学生具有工艺设计的基本技能。在设计过程中注重调动学生主动性,坚持学生为主、教师为辅,发挥学生的创造性思维和独立设计能力,提高学生独立分析和解决问题能力,如在分型面选择、浇注位置确定、砂芯设计等方面,要求学生根据自己的分析提出不同的工艺方案,并进行比较,分析不同工艺的优缺点。对设计过程中出现的问题让学生讨论,提出各自的设想和观点,并让其他学生帮助分析,指导教师再加以点评,调动学生学习积极性、主动性,启发学生的创造性思维。

(三)课设期间的教学过程

指导教师在课设之前组织学生进行讲解,使学生了解设计的目的、意义、设计方法、设计步骤和设计要求,督促学生严格按照任务书要求完成相应任务,保证每天的指导时间。对每位学生进行跟踪指导,了解进展情况,执行设计过程考核。采取分类指导原则,对设计有困难的学生重点加以帮助,对基础好的采取启发引导,对一些共性问题采用讨论式。

(四)增强与工程实践能力衔接

材成专业生产实习通常安排在本门课程教学期间进行,在生产现场对已讲授的课堂内容进行复习了解,对未涉及的内容通过指导教师的讲解,获得有关的感性认识。请实习工厂的工程技术人员作专题报告,为后续的课设打下一定的基础。目前,通常不对工艺设计的铸件进行实际生产,验证其工艺合理性,造成学生不清楚自已设计的工艺是否合理。许多工厂现已采用铸造工艺模拟软件对工艺设计进行优化分析。在课程设计中引入计算机模拟,学生能很容易地发现设计中存在的问题,激发解决问题的积极性,提高解决铸造工程实际问题的能力和创新精神,使铸造专业的课程设计更接近于铸造生产实际[3]。为了适应社会需求,培养学生分析和解决问题能力,培养学生独立思考和创新能力,提高学生工程应用能力,在要求学生系统地掌握铸造工艺基本知识、基本方法和技能、查阅资料和手册的基本能力以及使用图纸、文字表达能力外,要求学生掌握铸造过程计算机模拟技术,如将学生所学的Pro/E应用到课设中。近几年在设计过程中要求学生逐渐采用模拟技术对所设计的工艺进行模拟,找到设计中存在的问题,分析原因,探索解决问题的途径,提出解决方法。通过各种渠道收集工厂的零件图,将其用到课程设计中,增加学生的兴趣和接触实际能力,并将学生设计方案与工厂的工艺进行比较,加强设计实例讲解。在设计过程中请工厂的相关人员作专题报告,讲解在实际生产中遇到的问题解决方法。带学生到附近的工厂参观,熟悉模具的制造过程,制造方法,了解如何将工艺图转化模具制备。

(五)完善考核方法

学生课设成绩的考核由以下几部分组成:平时考核、设计质量、工艺说明书质量、答辩成绩。整个成绩评定贯穿工艺设计的整个过程,特别注重对设计思想、独立分析问题和解决问题能力、设计主动性等考核。平时成绩占10%、设计质量占40%、工艺说明书质量占30%、答辩成绩20%。

三、改革实践

加大了设计内容,由过去只设计铸造工艺图和撰写设计说明书,又增加了铸造合箱图,2015年又开始要求学生将平面图转化为三维图,提高了学生工程实践能力,学生反映很好。注重计算机铸造模拟技术的应用,要求基础好的学生将所设计的工艺进行初步模拟。在随后的毕业设计中又让几名已找到从事铸造工作的学生进一步进行工艺设计,更全面完善工艺设计内容。已开始在2016年的毕业设计中,要求铸造工艺课题的学生不仅要完成设计方案,还要进行浇注,以验证工艺的合理性,进一步提高学生对整个铸造生产过程的了解。通过改革和实践,学生较系统掌握了铸造工艺设计的基本技能,分析和解决工程实际问题能力得到提高,取得了较好效果。

四、结束语

通过近几年铸造工艺课程设计的改革,取得了一定的效果。但随着科技的发展,人才培养模式的改变和社会的需求,铸造工艺课程设计只有不断改革调整,才能培养出符合要求的学生,更好服务于社会。

参考文献:

[1]冒国兵,张光胜,张海涛,等.材料成型及控制工程专业课程设计改革与实践[J].安徽工业大学学报(社会科学版),2009,26(6):121-122.

[2]权国政,艾百胜,周杰,等.材料成型及控制工程专业课程设计指导模式改进与践行[J].中国科教创新导刊,2010(5):179.