V法铸造投资少,砂处理系统较为简单,运行能耗少。
与其他砂型铸造相比,V法铸造环境友好,生产现场噪音低,铸件抛丸清理量减少50%以上,劳动力减少35%以上。浇注时,薄膜、涂料和树脂砂芯产生的烟气都被真空系统抽走,经过干湿过滤后排空,对大气污染少;V法固体废弃物少,干砂再生高达95%。符合节能减排的高要求。
V法优势鲜明,其弊端也很突出:
受到薄膜延伸性能的局限,V法铸造不适宜生产外形复杂铸件;
V法制芯技术还不成熟,采用树脂砂芯或水玻璃砂芯才能铸造内腔复杂铸件;
真空系统需随时与砂型相连;
V法铸造不适合生产小型铸件,生产效率难以提高;
V法铸钢易出现气孔和夹渣等铸造缺点,尤其低碳钢件有较严重的增碳。 合理的铸造工艺方案是保证覆膜成型和铸件质量的一个重要因素。浙江密封V法铸造
V法工艺生产耐磨铸件的发展V法铸造1973年起源于日本,80年代引入中国后得到了***关注,并逐步应用于很多产品的生产。同时,该工艺传入北美及欧洲地区,取得了长足发展,应用范围不断扩展,在叉车配重、工程机械桥壳、浴盆等领域获得了非常成熟的应用。在耐磨铸件领域,V法铸造工艺在瑞典山特维克、美国耐磨狼、美伊电钢等**耐磨铸件生产企业的使用中获得了极大成功,并逐步成为这些企业的主流工艺。在国内,从上世纪80年代开始有初步探索该工艺生产耐磨铸件的试验,但是没有成熟应用(除铁路道岔外)。近些年,在耐磨铸件生产领域,V法铸造工艺重新得到重视和关注。目前,V法铸造在耐磨铸件的生产应用方面主要以传统矿山耐磨铸件为主,包括高锰钢圆锥、齿板、锤头、板锤、大型衬板等。甚至有些企业成功将立磨所用高铬辊套铸件采用V法铸造工艺生产,取得了不错的效果。南京实型V法铸造特点水环式真空泵依靠水环实现密封,各部件的公差较大,不怕干砂粉尘。
V法铸造工艺装备对铸件质量的影响
V法铸造引入我国至今已有30多年的发展,而V法铸造装备则经历了从无到有以及由对外引进仿制,到自主研发设计的过程。V法铸造装备质量水平的提升,也进一步保障并促进了V法铸造工艺的拓展。据不完全统计,目前国内约有400多条形式各异的V法铸造生产线在运行,既有极其简易甚至不配套砂处理的单机造型设备,也有比较常见且配置相对***的半自动铸造生产线,更有机械化,自动化程度较高,投资规模庞大的现代化V法铸造车间。但是根据大量的调研与实践,发现部分设备和工装难以满足铸件产品的生产工艺要求,致使生产受阻或产品质量难以保证。尤其是造型过程中覆膜成形,加砂震实,抽真空起模工序,相应设备工装的特点明显影响着铸型和铸件质量。
重视工艺试验和工艺过程的积累
通过工艺试验过程的开展,理解耐磨铸件V法铸造工艺路线,熟知工艺控制要点及比较好工艺参数,对于V法铸造项目的顺利开展具有重要意义。V法铸造在国内推广早期,上述环节的缺失为不少企业酿成了重大损失,目前逐渐引起越来越多企业的重视。尤其是真空的使用和控制是V法铸造工艺有别于传统砂型铸造的重要特征,深刻的影响着产品质量和生产管理过程的控制等。从国外耐磨企业案例不难看出,在其探索过程中,同样经过了足够的产品生产试验,从单件到小批量,从简易工艺设备到大型生产线,在充分分析工艺过程的基础上,对相应V法工艺装备及生产线有了更充分的认识和风险预判,为后续的批量化生产奠定了基础。 金属液平稳充型,避免冲刷铸型或产生飞溅,一般采用底注半封闭式或开放式浇注系统。
覆膜架带动EVA薄膜下降过程中与空气产生的对流运动必然形成对整张薄膜的浮力,进而造成薄膜的向上运动,并使薄膜自身产生一定的张力,即薄膜内部区域对外部区域的拉力作用(见图1)。根据空气动力学原理,对流速度越快,也就是覆膜架下降的速度越快,这种浮力越大,整张薄膜向上浮动的速度也就越大,同时,对薄膜的拉伸作用也越明显。这种浮力不但会使EVA薄膜容易上浮并接触到红热的电热丝或者电热管烫破,也有可能使热态强度很低的薄膜在拉力作用下直接拉裂;采用数学模型去定量的给出覆膜框下行速度的参考值是很困难的,因为柔性极强的薄膜在覆膜框带动下运动的受力状态极其复杂,直接的生产调试控制速度过快是比较现实的办法。值得注意的是,覆膜架下行过程中加速度太大会造成EVA薄膜强烈颤动,这往往源于气动控制装置稳定性太差、速度变化过分强烈。这种不必要的震荡对于热态下强度很低的薄膜也是非常危险的。图2为某生产现场因为覆膜框震荡造成EVA薄膜破裂的现象。为了稳定系统压力,避免浇注时出现塌箱,应加大稳压罐容积。镇江V法铸造企业
干砂造型抽真空后减小了砂与砂之间的间隙,增加了砂与砂之间的摩擦力,提高砂强度。浙江密封V法铸造
砂芯的设计
砂芯的设计主要是排气问题,在砂芯的分芯面上开挖排气和集气通道,在这些通道上扎制砂芯内部排气孔,再将这些排气和集气通道进行汇集,通过汇集点向铸型外排出,使得砂芯内气体有效排出型外,避免气孔和铸件内壁氧化等缺点。
5.浇注速度、真空保持时间的设计
由于V法铸造的真空特点,浇注过程中,外型和坭芯均处于真空状态,其浇注充型的能力远大于其它铸造工艺。鉴于V法铸造冷却缓慢和真空特性,浇注温度不宜偏高,目的是为了避免或减弱收缩类缺点。
在通气和排气系统适当的情况下,在浇注末期透气孔不出现“呛火”状态下可以提高浇注速度,满足产品质量前提下,可以在平常浇注速度的基础上提高20%~30%;浇注终了的点浇等与其它工艺相同。 浙江密封V法铸造
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