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球墨鑄鐵井蓋知識

復雜鑄件鑄造方法的選擇與生產(chǎn)實(shí)例

時(shí)間:2013-4-17 9:25:41   作者:admin   來(lái)源:萬(wàn)城球墨鑄鐵管公司   閱讀:3735   評論:0
內容摘要:  復雜鑄件鑄造方法的選擇與生產(chǎn)實(shí)例  1、復雜液壓閥體的快速鑄造  圖1所示為國外客戶(hù)訂貨的材質(zhì)為HT200的液壓閥鑄件的三維圖。該件外形上的凸凹形面較多,并有許多與內流道相通的小圓孔及異形孔。特別是該件的內腔流道形狀更為復雜(其形狀可見(jiàn)圖2中形成流道的型芯),共有四條流道...
  復雜鑄件鑄造方法的選擇與生產(chǎn)實(shí)例
  1、復雜液壓閥體的快速鑄造
  圖1所示為國外客戶(hù)訂貨的材質(zhì)為HT200的液壓閥鑄件的三維圖。該件外形上的凸凹形面較多,并有許多與內流道相通的小圓孔及異形孔。特別是該件的內腔流道形狀更為復雜(其形狀可見(jiàn)圖2中形成流道的型芯),共有四條流道:最窄流道截面直徑僅φ5mm×流道長(cháng)64mm(長(cháng)徑比約13),且也成彎扭狀,其兩端分別與右側面及低平面相通。該閥體的內腔流道形狀彎扭變化很大,不僅沿水平方向彎扭、而且還沿空間任意方向彎扭,同一流道出現多個(gè)不等直徑或不等截面形狀,有的流道過(guò)分細長(cháng),各流道出口中心線(xiàn)不在外部形狀上的同一平面上等問(wèn)題,這些均會(huì )給該閥體鑄件的制造工藝帶來(lái)很大的困難,傳統的砂型鑄造和消失膜鑄造均難以勝任。選擇性激光燒結快速成形不僅制模周期短,費用低,而且特別適合于制作復雜零件的原型或型(),現在鑄造的生產(chǎn)實(shí)踐中已得到了廣泛的運用,因此本文著(zhù)重考慮了基于選擇性激光燒結快速成形的幾種鑄造方法。
  圖1 閥體鑄件的三維圖形
  圖2 閥體下砂型及型芯的三維圖形
  (1)選用石膏型精密鑄造方法。直接用選擇性激光燒結快速成形方法,不需模具,直接依據客戶(hù)的三維圖形,施放金屬收縮率后,輸入SLS快速成形機中,僅在一天內即可制作出與圖1形狀完全相同的蠟模,然后直接用石膏灌漿,進(jìn)行石膏型精密鑄造獲得鑄件。但石膏型精鑄工藝一般只適合澆注鋁合金鑄件,而液壓閥體所要求的材料為灰鑄鐵,其熔點(diǎn)比鋁合金高,因此不適宜用石膏型精密鑄造。且復雜石膏芯因無(wú)芯骨,強度低,易被金屬所壓斷。
  (2)選用熔模精密鑄造方法。與石膏型鑄造法相同,也是用選擇性激光燒結快速成形方法直接制造蠟模。由于流道直徑小、形狀扭曲,故內部無(wú)法進(jìn)行掛砂結殼,只能用陶瓷型芯來(lái)成形,而用該液壓閥內腔澆灌陶瓷型芯很困難,因形狀所限不能放置芯骨增加強度,且在閥體鑄件澆注后陶瓷型芯的潰散性差,不易清理出砂。故該法也不宜被選用。
  (3)選用直接燒結覆膜砂型()的方法。選擇性激光燒結覆膜砂已在生產(chǎn)中得到了一定的運用,因覆膜砂的潰散性好,所以特別適用于制作復雜砂芯,因此我們最終決定選用選擇性激光燒結成形技術(shù)燒結覆膜砂,直接制造復雜液壓閥體的砂型及砂芯,然后澆注鑄件。
  由圖3可見(jiàn)用華中科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的選擇性激光燒結快速成形燒結的覆膜砂型不僅實(shí)現了砂型(芯)的整體成形,而且強度高,表面粗糙度低。圖4為用其澆注的鑄件,可見(jiàn)鑄件流道清晰,表面光滑。
  圖3 SLS燒結閥體的上(左,經(jīng)后固化)、下(右,未后固化)覆膜砂型及型(芯)
  圖4 用覆膜砂型()澆注的液壓閥體鑄件及其剖分圖
  2、DISA線(xiàn)模具的快速鑄造
  DISA線(xiàn)用模板一般采用灰鐵材質(zhì),其制造工藝一般是制作木模后翻制金屬模具毛坯,現通過(guò)數控加工來(lái)獲得。此種制造工藝工序繁瑣,制造周期長(cháng)(一般2~3個(gè)月),而且每片模塊都需要數控加工,成本較高。
  快速成形的出現為快速制造DISA模具提供了條件。DISA線(xiàn)用快速模板有兩種工藝:(1)SLS蠟模進(jìn)行精密鑄造,直接獲得表面糙度低、尺寸精度高的近無(wú)余量模具;(2)直接將LOM快速原型代替木模作模具,在DISA線(xiàn)上直接進(jìn)行射壓造型鑄造模具,這種方法成本低,速度快,鑄造方便。如圖5DISA模具的LOM原型,圖6為翻制的金屬模具毛坯。
  圖5 DISA模具的LOM原型
  圖6 翻制的金屬模具毛坯
  3、摩托車(chē)缸體的快速鑄造
  摩托車(chē)缸體為典型的復雜薄鑄件,模鑄件材質(zhì)為鋁合金,要求較高的表面質(zhì)量和精度。因此可選擇用SLS直接制造蠟模(圖7),再用精密鑄造的方法澆注鑄件。由于制件過(guò)薄,且有很細的孔洞。鋁合金的熔點(diǎn)低,因此可以直接用石膏灌漿,宜選用石膏型精密鑄造獲得鑄件(圖8)。
  圖7 摩托車(chē)缸體的SLS蠟模
  圖8 摩托車(chē)缸體的快速鑄件
  4、汽車(chē)排氣管的快速鑄造
  我們曾接到要求在2個(gè)星期內產(chǎn)出3件球墨鑄鐵汽車(chē)排氣管的精密鑄件的訂單。汽車(chē)排氣管的曲面復雜,特別是對內空氣道有較高的要求,宜選用SLS蠟!荑T造的方法。由于材質(zhì)要求球墨鑄鐵,因此不適合于石膏型鑄造。雖然排氣管的氣道曲面復雜,但氣道內空直徑較大,可以?huà)焐敖Y殼,因此可以采用熔模精密鑄造的方法實(shí)現快速鑄造。如圖9、10所示。
  圖9 汽車(chē)排氣管蠟模件
  圖10 汽車(chē)排氣管速鑄件
  5、小泵輪的快速制造
  小泵輪屬于小鑄件,葉片部分復雜精細,若用SLS蠟模,在處理過(guò)程中易于損壞,而SLA的樹(shù)件強度高,所以我們選用SLA來(lái)制作原型。熔模精密鑄造的工藝生產(chǎn)出了合格的不銹鋼鑄件,如圖11、12所示。
  圖11 小泵輪的SLA原型件
  圖12 小泵輪的不銹鋼鑄件

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