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泊头市郝村益弘铸造机械有限公司

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全自动造型线消失模铸造发展中面临的问题
发布时间:2017-10-18        浏览次数:8        返回列表
  我国铸造行业虽然取得了各方面的进步,但与各工业发达国家相比,行业整体水平存在较大差距,在工艺技术、生产管理、装备水平、产品技术含量附加值)、平均生产规模、生产效率、各项经济指标,设备利用率、能耗、环境治理、人员素质等方面,与工业发达国家相比都存在较大差距。在铸造行业内部,企业间的技术管理和装备,相差悬殊;同类企业整体水平与国外相比也存在较大差距,少数大中型骨干企业,在技术质量、装备、管理等方面已接近或达到国际水平,多数还处于国外20世纪70、80年代水平。
  消失模铸造简称EPC铸造,是在铸造过程中,模型气化消失,而模型就是造型时用的模样。砂型铸造中将模样取出,在空腔中浇入金属液形成铸件。而全自动造型线消失模铸造是采用特定的泡沫塑料制成模样,然后将其埋入型砂中(一般为干砂或含有黏接剂的干砂),经过一定的处理(主要是振动和抽负压),浇入金属液,金属液使泡沫塑料的模样逐步软化、液化、分解和气化,直到完全替代泡沫模型,形成铸件。
  (1)铁水净化和铸件的缩水率问题在真空负压状态下浇铸成形的灰铁铸件对铁水的要求应比砂型铸造还要高,这主要因为前者是全自动造型机实型铸造而后者是实型空腔铸造。前者在铁水烧蚀泡沫模型的同时更易产生一些熔渣,会导致渣孔出现,也会使后序的孕育处理产生影响。另外,在真空负压状态下浇铸成型的灰铸铁件,其水平方向和竖直方向上的铸件最终缩水率有所不同,前者为1.9%~2.2%,后者为1.3%~1.5%;在最终确定产品模具的缩水率之前,应先用与产品泡沫模型的材料相同的泡沫板材裁剪出与产品泡沫模型一样的样品试浇铸。取得稳定的缩水率数值后,再开发产品模具,以免造成不必要的损失。
  (2)铸件的机械加工余量通常消失模铸件的机械加工余量较小,其值接近精密铸造的设置(像规格为480mm*190mm*90mm的铸件,其6个外围轮廓面的机械加工余量均设定为2.5mm)。需要说明的是这种设置的前提要保证铸件的缩水率正确,否则就要适当加大其余量数值。
  (3)泡沫模型的壁厚问题通常铸件的壁厚在技术要求上都允许有一定的公差,对于消失模铸造工艺来讲最好取其壁厚的上限,不能够一味地追求铸件重量的减轻,要平衡综合效果。尤其是产品中的进排气道,当铸件的壁厚小于5mm时,很容易产生漏水缺陷。其原因主要是当生产中的珠粒预发环节不稳定时,壁厚较薄的地方在制模时珠粒之间很难融合好,导致模片有疏松缺陷,进而在浸涂料时会造成涂料内渗,浇铸的铸件就会有漏水现象。需要说明的是多加的工艺壁厚应添置在不影响气道性能和冷却水容积的一侧。
  (4)泡沫模型镂空处理工艺对于局部厚大的泡沫模型和较深的孔,可以采用两端封实中间镂空的处理工艺。这样,既可以节约珠原料,又可以减少碳夹杂和表面富碳给铸件带来的不良影响。
  (5)泡沫模型胶合完毕后存放的问题经过充分时效后的泡沫模片,按照一定的胶合工艺完成产品泡沫模型的组装工作后,尽量在7个工作日内实现铸件的浇铸成形工作。如果泡沫模型胶合完毕后存放时间过长,容易发生泡沫模片脱胶现象。若脱胶层的深度在铸件的机械加工余量范围内,尚不能对铸件的质量构成威胁;若脱胶层的深度超越了铸件的机械加工余量范围,就会发生由于涂料的内渗而造成铸件内部产生夹涂料现象,进而导致铸件在高压试水时出现渗漏缺陷。
  (6)模型簇的一次浸涂工艺泡沫模型簇组装好后,最好采取一次性浸涂涂料的工艺。这时只要将涂料的玻美度适当提高一些即可。涂层的厚度在0.5mm左右即可。如果采用2次浸涂工艺,即第1次浸涂烘干后再进行第2次浸涂烘干,即使涂层的厚度仍维持在0.5mm左右,其涂料层的透气性和对液相泡沫的吸附性都会极大地降低。容易在铸件内产生碳夹杂、表面富碳和气孔。这主要是由于第2层涂料将第1层涂料上的微孔覆盖了许多造成的。为了保证模型簇的一次浸涂工艺获得成功,泡沫模片设计就要注意避免产品结构中出现直角或交接面过渡不畅的现象,不然会在浸涂时产生大量的气泡,在浸涂后的涂层上产生裂纹,进而影响浸涂效果。
  在生产重型机械类铸钢件以及铸铁件,应用消失模技术,都取得了较好的效果,全自动水平造型机消失模铸造与普通砂型铸造比较,两者在原理上是相通的,砂型铸造预留的一些工艺出砂孔,在消失模铸造工艺依然需要,甚至还要多开一些工艺孔。因为全自动垂直造型线消失模铸造既要有进砂和出砂孔,还要有涂料的进入和流出孔。普通砂型铸造在容易产生缩松和气孔的地方设置的保温冒口和溢流冒口,同样适用于消失模铸造。消失模铸造工艺在技术、经济、环境保护3个主要方面具有明显优越性,社会效益突出。
  目前国内消失模铸造还处于发展阶段,面临不少的问题:
  1)我国铸件质量不高。铸件外在质量、内在质量和加工性能方面,尤其在保持宏观、微观品质高度稳定一致性方面,获得化学成分误差小的清洁金属、尺寸近净形方面,与国外相比,差距较大。在核电、水电等高端大型铸件、航空工业燃汽轮机单晶高温合金涡轮叶片的核心制造技术方面,与工业发达国家相比,差距更大。我国普通铸件的生产能力过剩,高精密铸件的制造依然困难,核心技术和关键产品仍依赖进口。
  2)我国的能耗和原材料消耗高,能源利用率低。我国每生产1t合格铸铁的能耗为550kg~700kg标准煤,国外300kg~400kg标准煤,我国每生产1t合格铸钢件的能耗为800kg~1000kg标准煤,国外为500kg~800kg标准煤。据统计,铸造生产过程中材料和能源的投入约占产值的55%~70%,我国铸件毛坯比国外市场平均高出10%~20%。由于缺少科学的设计指导,工艺设计人员凭经验难以控制铸件变形问题,铸造的加工余量一般比国外大1~3倍,铸件的能耗和材料消耗严重。
  3)环境污染严重,作业环境差。劳动保护和环境保护是我国铸造工业生产中最薄弱的环节,距国际水平差距较大,我国除少数大型企业生产设备精良,铸造技术较先进,环保措施到位以外,多数铸造厂点生产设备陈旧、技术落后,一般很少顾及环保问题,生产现场环境恶劣,作业条件差,粗放式生产的铸造企业占90%以上,我国铸造业的环境问题还表现在对自然资源的超量消耗上。
  4)专业化程度不高,生产规模小。我国铸造厂点多达近3万家,每厂每年的平均产量不足1000t,远低于美国的4606t和日本的4878t;我国铸造厂点多而分散,存在着生产效率低下、工艺落后、铸件质量不高、浪费严重的弊端,多数厂的产量也不具备经济规模,技术改造难度大。
  为了解决上述问题,上世纪60、70年代国家曾强行推行专业化,但在当时的体制下,未能取得成功。改革开放以来,铸造企业逐步走向市场,乡镇企业异军突起,国外铸件生产向我国转移,外资企业国内建厂,促进了铸件的商品化,国营企业进行改制,铸造企业规模化、专业化生产等问题又重新得到重视。
  5)铸造技术装备水平,参差不齐。国外有的先进技术或装备,我国基本上都有。随着我国铸造造型线制造业的提升,用国产铸造设备装备铸造企业,促进了行业铸造装备水平的整体提升,但是国内同等企业间也存在较大差距。行业骨干企业关键设备引进国外先进技术装备,其他设备国内择优配套;但是绝大多数单件小批、中小型铸件生产企业,尤其乡镇企业的技术装备落后,铸造生产的机械化程度不高。也存在对先进技术和装备掌握不好,或设备不配套等原因,使得这些先进设备未能充分发挥作用,这也是国内存在的差距。
  6)管理工作存在差距。生产管理重点在铸件品质管理,而品质管理的重点又在工艺过程的品质控制,即重在预防,国外企业普通推行精益生产管理,实现ISO9000(质量管理)、ISO14000(环境管理)和OHSA18000(职业安全卫生管理)一体化认证,而国内刚刚起步。
  有些企业尽管引进了国外的先进设备和技术,但却无法生产出高质量的铸件,究其原因就是管理水平较低。国外企业由于管理科学化,效率和效益大增,铸件废品率稳定在3%以下;而国内除极少数工厂能与国外工厂相比外,绝大多数工厂管理工作落后,效率低、效益差,废品率一般在5%~15%之间,有的甚至高达20%以上。
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