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  摘要:介绍了砂型铸造的生产的全部过程及特点,包含了铸造工艺简介,并且以此为基础进一步涉入铝合金砂型铸造工艺。其中阐述了铝合金砂型铸造气孔缺陷研究及消除砂型铸造铝合金铸件气孔缺陷探索等。

  铸造是人类掌握比较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。中国约在公元前1700〜前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期,工艺上已达到相当高的水平。铸造是指将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工方式。被铸物质多为原为固态但加热至液态的金属(例:铜、铁、铝、锡、铅等),而铸模的材料可以是沙、金属甚至陶瓷。因应不一样的要求,使用的方法也会有所不同。

  随着科技的进步与铸造业的蓬勃发展,不同的铸造方法有不同的铸型准备内容。以应用最广泛的砂型铸造为例,铸型准备包括造型材料准备和造型造芯两大项工作。砂型铸造中用来造型造芯的各种原材料,如铸造砂、型砂粘结剂和其他辅料,以及由它们配制成的型砂、芯砂、涂料等统称为造型材料造型材料准备的任务是按照铸件的要求、金属的性质,选择正真适合的原砂、粘结剂和辅料,然后按一定的比例把它们混合成具有一定性能的型砂和芯砂。

  钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得,铸型制造简便,对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应,长期以来,一直是铸造生产中的基本工艺。

  面质量,常在砂型和型芯表面刷一层涂料。涂料的主要成分是耐火度高、高温化学稳定性高的粉状材料和粘结剂,另外还加有便于施涂的载体(水或其他溶剂)和各种附加物。

  对于具有大面积的薄壁铸件,应将薄壁部分放在铸型的下部,同时尽量使薄壁立放或倾斜浇注。

  尽量把铸件的大部分或全部放在一个砂箱内,并使铸件的重要加工面、工作面、加工基准面及主要型芯位于下型内。

  铸造工艺参数包括:①铸造收缩率;②机械加工余量;③起模斜度;④铸造圆角;⑤型芯头;⑥最小铸出孔及槽。

  铸造工艺图是指导模样(芯盒)设计、生产准备、铸型制造和铸件检验的基本技术文件。

  在铝合金砂型铸造生产中,铸件中常常会出现气孔缺陷。气孔的存在不但减小铸件的有效工作面,还产生应力集中,明显降低铸件的强度和塑性,成为零件断裂的根源之一。

  弥散性气孔和针孔还使铸件组织疏松,降低铸件的气密性,使铸件失去原有的功能。因此研究气孔的来源,产生的机理,表现的特征以及采取的措施具有十分现实的意义。气孔的形成与铝液在整个生产流程中的气体环境有密切的联系。熔炼过程中合金液本身溶解的气体;铸件在浇注过程中,型腔中存留的空气;浇注时铸型材料在合金液热作用下产生的气体;铸型和冷铁在浇注时产生的气体;浇注系统设置不当,随合金液卷入型腔的气体等都与气孔缺陷密不可分。因此,防止因铸型材料因素产生气孔的方法为:

  4)砂芯设有排气孔,对复杂、弯曲的砂芯要设置蜡线)砂芯甚至整个铸型进行烘烤。

  另外,铸型材料中的辅料、涂料等在浇注时也会在型腔内产生气体,这些气体都将给铸件带来影响,因此在添加辅料时要考虑到他们对铸件的负面作用。解决气孔缺陷的产生首先要分析出气孔的来源,并在所有的环节上始终把握两个内容,即:预防和排除。预防就是想尽一切办法减少气体产生的根源,坚决并且严格执行各项工艺操作规程;排除就是要正确认识气孔,从气孔的大小、位置、分布、形态研究气孔形成的原因及机理,采取对应的措施,铸件的气孔缺陷也就迎刃而解。

  在工业中被普遍的使用,是汽车、造船、航空航天及其他制造业的重要结构材料。生产中对铝合金铸件的品质要求也慢慢变得高,除了保证化学成分、力学性能和尺寸精度外,不允许铸件有缩孔缩松、气孔和夹渣等铸造缺陷。

  实际生产中,铝合金铸件会出现多种缺陷,气孔缺陷是砂型铸造中经常产生的缺陷,是影响铝铸件质量的重要问题。气孔缺陷常出现在大型铝铸件的厚大部位以及中小型铝铸件的冒口根部和加工端面。气孔的产生除与型砂的水分、透气性有关外,还与合金的熔炼质量及合金的原材料有关,如何消除该缺陷值得铸造工作者重视。要防止砂型铸造中铝合金铸件气孔缺陷的产生,就要采取比较有效措施最好能够降低原材料的水分,强化熔炼质量管理,合理选择铸造工艺,提高铸型的排气能力。具体有以下几个方面:

  1)所有原材料以及熔炼用工具都要仔细清除表面的锈迹、油污及熔渣等,中间合金和回炉料的质量也要控制好,质量差的回炉料如碎金属屑、浇冒口不宜大量使用。

  2)操作中应尽量缩短熔炼时间,减少合金的吸气量。熔炼温度不宜过高,温度

  3)控制砂型的透气性。还要严控砂型中的水分含量,一般控制在4%~5%。

  6)增强冷铁排气,为形成顺序凝固,有些铸件会放置冷铁以提高冷凝速度,而冷铁的排气性较差。

  砂型铸造中铝合金铸件的气孔缺陷控制是一个复杂的问题,需要从多方面人手,除操作者要严格、精心操作外,工艺措施要得当,并加强管理,强化工艺过程中的质量检查,缺陷是能够消除的。

  铝合金砂型铸造也有一些不足之处:因每个砂质铸型只能浇注一次,获得铸件后铸型即损坏,必须重新造型,所以砂型铸造的生产效率较低;又因为砂的整体性质软而多孔,所以砂型铸造的铸件尺寸精度较低,表面也较粗糙。不过,精密铸件厂集多年的技术积累,已大大改善了砂型铸件的表面状况,其抛丸后的效果可与金属型铸件媲美。