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特种加工

黄铜的重力式铸造方法

时间:2012-04-08 10:41:50   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:2248   评论:0

         

1.模具涂料和石墨 (1)
2.石墨水的涂层方法(1-2)
3.石墨水的更换(2)
4.石墨水的管理(2-3)
5.模具制作(4)
根据产品大小设计浇铸口的选定表(重要)(3-6)
6.硬模铸造的材料(INGOT)(6)
7.铜锭成份和对产品的影响(6-8)
8.表面状态和表面轮廓线(8-9)
9.铸造产品的不良类型和原因分析(9-11)
不良原因和对策(11-13)
                                  
重力铸造的工程管理(14-15)
材料采购与实际生产(15-16)
铸造过程中的注意事项-(16)
重点整理-(16-17)
模具设计时的注意事项(17-19)
砂芯制作(19-22)
砂芯用砂子的比较试验()(22-24)
 砂芯试验报告(24)
 砂芯生产标准及砂子检验标准(24)
 样品制作时的注意事项(24-26)
 劝告事项(26-27)
重力铸造的基础知识
1. 模具涂料和石墨
1在铜合金的铸造过程中,每浇注一次,模具表面要涂上一次涂料。同时也要冷却模具温度。在实际工作中,通常是把模具浸泡在涂料槽(石墨水槽),以此解决上述要求。石墨的作用:石墨是耐热物质,将高温铜水与模具隔开,保护、延长模具寿命;石墨粉很细,可增加铜水流动性,使产品易于浇铸。
经验说明,要生产表面细腻的良好铸造产品,其涂料凝聚力强、硬度要好。在这儿推荐使用易取且易与水混合的尘土状石墨粉(Graphite)。推荐使用青岛石墨股份有限公司生产的石墨:铸造土状石墨,粒度235目,含碳量:80%
为了防止在连续工作中石墨水的温度上升与石墨粉沉淀于水槽底部,通常采用电动搅拌机或吹气搅拌机。电动搅拌机可以防止石墨粉的沉淀,但其冷却效率不高。还是利用吹气方式为好。
石墨水槽设计:石墨水槽的高度不低于浇铸工作台,防止沙芯掉入,其底部越尖,吹气冷却的效果越好。
参考:
1) 石墨水浓度因产品大小的不同其要求也有所差别。一般采用粒度为220~250Mesh(目)的石墨粉,浓度为20%~30%。
2) 经过浸泡在石墨水槽冷却过的模具温度控制在100℃~180为好。判断标准:溅水后的模具表面水份在1~2秒内蒸发完毕。
固定碳( C )
挥发粉
灰粉
用途
  70%↑
 4.0%↑
25%↓
铸造
      灰粉越少越好,灰粉含量高时呈现白色,模具上面不易掉石墨。
      管理范围 15% 产品较大时15%-20%。
2. 石墨水的涂层方法
要定期用眼睛来检查模具冷却后的涂料(石墨水)状态是否良好。如果涂料状态良好,模具表面呈现与石墨粉同样的黑色,而且其两面都很干净。当模具上的杂质未清理干净时、或沙芯树脂含量太高、或用干沙时浇铸后在模具表面形成油膜,石墨水不能涂附,这时的模具内腔呈白色。
模具溅石墨水方式:轻微晃动,防止气泡聚积而产生不良;下模、浇口部位温度最高,入水时应将此部份先入水,已取得比较均衡的模具温度;浇铸机下模浸水时间比上模长;
如果模具表面状态不理想时,及时测定石墨水浓度,以确定是不是石墨水浓度低了或水少了。以经验来看,铸造8~10天,石墨浓度会下降。
参考
石墨涂层不佳的几种情况
① 石墨水表面上有一层油渍,或泡沫现象。
② 模具表面上有油渍或不纯物。(特别是刚开完模时,一定要除去油渍)要解决此问题,需要有模具清洁机。(Sand blaster,喷砂机)
③ 温度过高的模具浸泡在石墨槽时,会发生溅水并有响声,这时也会导致涂层的不良现象。
3. 石墨水的更换
一般情况下石墨水并无使用时限。但在连续铸造工作中掉进去的不纯物(如砂子,灰尘,其它杂物等)也会涂在模具表面上,并造成铸造产品表面或内部的不良现象。一旦发现此现象(可以视力发现),马上更换全部石墨水溶液。
参考
① 更换溶液时,不仅更换溶液,还要把水槽也清洗干净。
② 石墨水浓度的测量方法如下。(参考图—A)
黄铜的重力式铸造方法
用上下断面积相同的透明溶器来采取使用中的石墨水,并放置沉淀4~5小时。要保持沉淀石墨粉为1/5左右。1/5=大型产品(0.5Kg以上)1/6=小型产品 (0.5Kg以下)
湖南省石墨成分分析表(品名:W80%)(石墨厂提供)
成分
水分
灰粉
粒度
挥发粉
固定碳
备注
含量%
1.2
16.9
92.0
2.9
80.2
220—250目
溶解时的比重是0.745。   沉淀试验时很难(沉淀时间长)。
   所以按重量比: 水:250Kg---石墨:50 Kg----比率:16.7%偏低。
沉淀试验10小时后的浓度35%。
石墨试验(湖南,青岛)比较
   区分公司
比重
粒度分布
沉淀试验
250目↓
25目↑
1小时50分
2小时50分
10小时以后
湖南
0.676
11.67%
88.33%
32.85%
32.85%
31.42%
青岛
0.685
12.3%
87.7%
35.71%
33.57%
31.43%
   试验结果认为两公司是同一产品,判断都适用于重力铸造。
比重有1.33%的差距可能是水分含量的原因。
                                                                                       
4. 石墨水的管理
1) 第一次调整石墨水溶液的浓度时一定要调整准确,在每次交接班时要取样(石墨水),由下一班负责人检测石墨水浓度,如果石墨水浓度低就加入石墨粉,石墨水浓度高就加入水。以上内容一定要做到经常化,习惯化。石墨水的浓度不会在几小时内有大的变化,所以维持石墨水的浓度不是一件很难的事。出现问题是因操作者没有及时检测的原因造成的结果。如果检测周期过长造成石墨水浓度变化很大时,再去调整需要的时间长也很难。(一定要注意实施)
2交接班时间过长或休息日过后重新开始工作时,要用工具协助搅拌机工作。(沉淀物多时只用机器搅拌很难)
① 注意不要让工具撞坏搅拌机叶片。
② 手工用石墨水采用以上方法,节省时间,效果又好。
5. 模具制作
1模具材料
有些地方用黄铜来做模具材料(特别是中国),但黄铜材料在铸造过程中因锌的挥发和氧化而发生浇不满的情况。也有用铸铁或其它合金来做模具材料实例,但这些材料也同样有问题,在铸造中产生的锌的氧化物和不纯物容易沾在模具表面上,而且清洗也很难。不如采用常见的软钢材(SS41)来做模具。软钢材易于制作、修改模具,而且其寿命也比其它合金材料较长,价格也便宜。
近年来开发出寿命长,清洗容易,能铸造出良好产品的黄铜铸造用模具材料。主要有铜合金材料铍铜。铍铜虽然其价钱偏高,但其硬度高,热传导能力好,与其它合金相比综合性能很好。
总结上述内容,建议先用SS41素材来制作模具,等试验铸造结束后,再采用铍铜模具来使用。
参考
● 铍铜素材的化学成份:Be—0.4%~0.45%   Co—0.9~1.2%
● 铸铁,轻金属合金,铜合金的热传导能力比: 1:3:7
            国内外金属型用材质的力学性能和热物理性能
材质
抗拉强度
伸长率
硬度
线膨胀系数
热导率
灰铸铁(铁素体)
150
-
160
10
44.7
球墨铸铁(铁素体)
450
15
160
12
36.8
碳素钢(正火)
600
18
220
12
51.8
铬铜合金铸铁
250
-
182
10.8
41.9
铜合金
450
15
120
13.5
310
 
紫铜模具寿命<2万次;铍铜寿命>5万次;据产量选择模具材料
2模具设计
模具铸造与砂铸不同,其排气性不太好。所以在模具设计中,要注意排气方案。一般简单的产品中,无需特别的排气方法也可以铸造出产品。但在结构复杂的铸造产品中,一定要设计好排气孔。
在连续铸造过程中,夹住上/下片模具的固定针(Center pin)易磨损,导致铸造产品的厚薄不均等不良现象。因此,固定针需要经常更换。
为了提高固定针的更换速度,可标准化固定针的大小,一般有3种左右为好。(参考图--B)
黄铜的重力式铸造方法
设计铸造方案是最重要的课题。这涉及到铸造产品的形象,大小,排列及浇铸口的方向。浇铸件口高度(离产品距离)最少要保持40mm以上;浇铸口的断面大小以产品重量浇铸速度来决定(参考图—第四页)
黄铜的重力式铸造方法
 
※※※在浇口的选择上,应按以下原则进行:1一般选最厚的部位;2综和考虑产品的大小;3考虑沙芯的定位方便可靠;4浇口应尽量避免直接冲刷沙芯;5考虑排气及补缩;6考虑模具的浇铸角度;7考虑沙芯燃烧产生的气体能顺畅的排出;8尽量避免使最易产生缩水的地方有最高的温度。
铸造模具浇口与砂芯模具不同,先开偏小,然后在实际实验中慢慢修改。如果一开始把模具开大,以后就不好修改。
3) 内部结构设计:1应使产品在满足使用要求的前提下,有尽可能均匀的壁厚,t=2.8~3.5最为合适,太厚易缩水,且增加成本;2内部夹层厚度>3,太薄易漏水 ;3内部转角处应尽量避免尖角,R>3,突然转折使铜水流动不顺畅,同时尖角处易掉沙夹在产品中造成不良;4设计沙芯时,定位稳定可靠是产品壁厚均匀的关键,定位方头宽度一般不小于18MM,深度不小于15MM,考虑模具加工的因素,定位方头圆角半径不小R5;5在重力模具上加工沙芯定位时,单边间隙应放大0.15MM;6当因结构决定内部壁厚有比较厚的部位可能引起缩水时,应在设计时增大沙芯的表面积,以增强散热效果;7沙芯最薄处不应小于5MM,否则难加工,沙芯难顶出,在修沙芯、搬运及浇铸过程中易断,还因散热面积太小,导致温度升高而易在产品中产生缩水;8沙芯模脱模斜度不小于1度
4)收缩率:1自由收缩:紫铜1.012%   铍铜:1.01% 
           2受阻收缩:紫铜1.01%   铍铜:1.01%
5)加工余量:外形端面>1MM
           内形端面0.5~1.0MM
           直径方向:当¢>20MM时,取单边加工余量1.0MM
                    当<10¢<20MM时,取单边加工余量0.75MM
                    当¢
                    所有高脚阀芯密封圈处应做成缩水沙芯(参考图)
黄铜的重力式铸造方法
模具大小与厚度要考虑其重量与倾斜难易度,以便现场工作人员操作方便。还要考虑浸泡在石墨水过程中过分冷却带来的铸造不良影响。实际经验来看,开模后的模具厚度在15MM~20MM左右为好。但在温度最高部位,如浇口等地方,应加大模具厚度,以平衡模具温度。一般手工模、小产品取小厚度;大产品、机器模取大厚度。(参考图—D)
黄铜的重力式铸造方法
浇铸口越长,压力越大,铸件上部浇不满时,要做排气和补缩。(参考图—E)
黄铜的重力式铸造方法

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