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气化模-负压铸造技术关键

 
楼主  收藏   举报   帖子创建时间:  2009-08-27 11:03 回复：0 关注量：249
 
气化模-负压（EPC-V法）铸造技术的关键为制造优质气化模，配制涂挂性和透气性好的涂料和负压工艺等。
（l）优质气化模制造 
    气化模在EPC-V法中占有极其重要的地位，其质量优劣直接影响铸件的质量。目前用于制造气化模的材料主要是聚苯乙烯珠粒（EPS），要求密度和粒度尽可能小，密度为0.015～0.025g／cm3，珠粒直径参考值见表1。对于不同的铸造合金，由于浇注温度不同，对EPS模型的密度要求也有差异详见表2。成模发泡时在型腔内要建立一定的负压，以利EPS珠粒
均匀充满，获得表面光洁、密度均匀的泡沫塑料模型。
表1  铸件壁厚与EPS珠粒直径关系
铸件壁厚/mm
EPS原珠直径/mm
预发泡后珠粒直径/mm
3～4
4～5
＞5
0.3～0.4
0.4～0.5
0.5～0.6
0.9～1.2
1.2～1.5
1.5～2.5
表2  不同铸造合金用EPS模型密度参考值
铸造合金
浇注温度/℃
EPS模型密度/(kg/m3)
铝合金
铜合金
灰铸铁
钢
700～780
1030～1260
1370～1450
1590～1650
24～25.6
20～21.6
≤20
≤17.6
（2）耐火涂料
涂料必须具有良好的涂挂性、透气性和强度。由于涂料涂在EPS模样表面，在施涂方法上采用浸涂和淋涂，因此EPC-V法铸造要求涂料在模样上均匀流布附着并保持足够的厚度，模组从涂料槽中取出后又要求粘度较快增长。具有这种性能的涂料必须是有一定屈服点值（7～12Pa）和较小触变性的假塑性流体，才能使涂料具有良好的涂挂性。涂料一般以水作载体，分别以铝矾土、石英粉、刚玉粉、诰英粉等与不同种类粘结剂如聚乙烯酸（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、聚醋酸乙烯乳液（PAL）、粘土、硅溶胶等配制而成。以PVA、CMC、PAL等作粘结剂的水基涂料具有触变性，采用膨润土和CMC配合作用或用＜10μm的细粉来调节涂料的流变性。
由于EPS模型的发气量大，按EPS模壁厚不同发气量波动于5～40cm3/g之间，所有这些气体都必须通过涂料层排出，因此涂料层必须具有良好的透气性和强度，这是获得合格铸件的关键。提高涂料透气性的主要途径：选用粒度较粗0.1～0.075mm（150～200目）颗粒较集中的耐火骨料、选用多孔的轻质材料作骨料、采用薄层涂料及微波干燥法均可改善涂料的透气性。
   （3）无粘结剂干砂造型   
该造型法最重要的是要求铸型具有良好的透气性、足够的紧实度。填砂造型时一般选用单筛砂，其粒度推荐值见表3，砂粒呈圆形或多角形的型砂，还必须经振动紧实，以获得均匀和足够的堆积密度。对于形状简单的部件，一维振动已足够；对有深腔和凹槽多的复杂零件，要采用三维振动造型来紧实型砂。造型时选择适当的振动强度。振动加速度在1.5～2.5g范围内效果最好。
                          表3  型砂粒度推荐值
浇注合金
型砂粒度/mm
负压造型
常压造型
铸钢、铸铁件
铸铝件
铸铜件
0.355～0.28(50～60目)
0.154～0.1(100～150目)
0.154～0.1(100～150目)
-
0.355～0.154(50～100目)
0.355～0.154(50～100目)
（4）铸型负压度的控制  
该法浇注及冷却期间，铸型必须保持一定的负压度，其作用为：固定松散的干砂，保持铸型有足够的强度、消除浇注时EPS分解产物对铸件、填砂及环境的污染、控制金属液的充填。EPC-V法铸造用的真空系统如图1所示。
 
正确选择真空泵的功率和排气量是保证EPC-V法铸型维持适当负压度的前提条件。真空泵的动力消耗可按下式计算：  
                              W＝Kn（V1＋βmQ）
式中  W——水环式真空泵电动机功率（kW）；
      K——动力系数， K≈2～6（kw/m3）；
      n——砂箱个数；
      V1——单个砂箱的体积（m3）；
      β——安全系数（取β＝3～10）；
      m——每个砂箱内的EPS模型质量（kg）；
      Q——EPS发气量（浇注钢铁时，取 Q＝0.5～1.0m3/kg）。
    在实际生产中一般都是依据真空罐上的真空表调节负压度，为了保证铸型有足够的稳定性，要正确选择初始负压度，初始负压度低于0.02MPa时铸型强度不够，极容易出现金属喷溅现象，若高于0.05MPa时又容易产生渗透粘砂缺陷，一般铸型负压度控制在0.025～0.05MPa范围内，浇注薄壁小件可取低值。
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