V法铸造工艺及应用模板.doc

“V”法铸造工艺及应用中国海洋大学王树杰一、概述1．工作原理、工作过程真空密封造型，是一个物理造型法，在铸造各类造型法中，被称为第三代造型法。它是利用塑料薄膜密封砂箱，并依靠真空泵抽出型内空气，造成铸型内外有压力差，使干砂紧实，以形成所需型腔一个物理造型方法。所以，真空密封造型又名“负压造型法”或“减压造型法”。国外取英文Vacuum（真空）一词字头，而简称之为V法。V法造型工艺过程以下：1）制造带有抽气箱和抽气孔模板。2）将烘烤呈塑性状态塑料薄膜覆盖在型板上、真空泵抽气使薄膜密贴在型板上成型。图1所表示。图1塑料薄膜加热和覆膜3）将带有过滤抽气管砂箱放在已覆好塑料薄膜模板上。4）向砂箱内充填没有粘结剂和附加物干石英砂，借微震使砂紧实，刮平，放上密封薄膜、打开阀门抽去型砂内空气，使铸型内外存在压力差(约300～400mmHg)。因为压力差作用使铸型成型并含有较高硬度，湿型硬度计读数可达95左右。图2所表示。5）解除模板内真空，然后进行拔模。铸型要继续抽真空直到浇注铸件凝固为止。依上法制下型6）下芯、合箱、浇注。图3所表示。7）待金属凝固后，停止对铸型抽气，型内压力靠近大气压时，铸型就自行溃散。图2造型图3下芯、合箱2．V法造型特点（1）优点①提升铸件质量。表面光洁、轮廓清楚、尺寸正确。铸型硬度高且均匀，拔模轻易。②简化设备、节省投资、降低运行各维修费用。省去相关粘合剂、附加物及混砂设备。旧砂回用率在95%以上，设备投资降低30%，设备动力为湿型60%，劳动力降低35%。③模具及砂箱使用寿命长。④金属利用率高。V法造型中，金属流动性好，充填能力强，能够铸出3mm薄壁件。铸型硬度高、冷却慢，利用补缩，降低冒口尺寸。工艺出品率提升，降低了加工余量。⑤有利于环境保护。因为采取无粘结剂干砂，省去了其它铸造工艺中型砂粘结剂、附加物或烘干工序，降低了环境污染，是绿色铸造工艺。（2）缺点①造型操作较复杂，小铸件生产率不易提升。②从始至终需抽真空，实现机械化有困难。③因塑料薄膜延伸性和成型性限制，影响该工艺方法扩大应用范围。④需要考虑砂子粉尘去除及冷却问题。二、V法工艺关键装备及设备1．真空抽气系统V法造型用真空抽气系统，包含真空泵、真空罐、滤气罐、分配罐和连接管路等。真空抽气系统示意图图4所表示。1—汽水分离器2—真空泵3—真空罐4—滤气罐5—真空管路6—真空分配罐7—真空软管图4真空抽气系统示意图真空抽气系统设计要预防粉尘或细砂侵入真空泵，因为粉尘或细砂进入真空泵后，将加速机件磨损，缩短机件寿命，甚至影响真空泵使用性能。为此系统中设置水浴滤气罐，余气经水浴滤气罐深入净化后进入真空泵，含尘浓度小于0.5mg/m3，经过真空泵排入大气。（1）真空泵选择真空泵分干式和湿式两种，干式真空泵可取得真空度高，但结构复杂易出故障，维修不便，尤其是抽气量低。湿式真空泵真空度不高，但抽气量大，使用可靠、故障率低。V法造型时，不需要过高真空度，通常在―0.04～―0.06MPa范围内即可，通常湿式真空泵可满足V法造型时所需真空度，尤其是其抽气量大适合V法造型需要，通常选择水环式真空泵，选择时应注意抽气量和真空度之间关系。通常说来，形成真空度愈大，抽气量就愈小。真空泵抽气量可依据砂箱尺寸、同时抽真空砂箱数、浇铸时薄膜烧失造成漏气量和真空系统除砂箱外漏气量决定。（2）滤气罐滤气罐作用是预防从砂箱内抽吸来细砂或粉尘进入泵内，影响泵正常工作；并能预防细砂或粉尘进入泵内磨损机件。滤气罐内设置挡尘罩、滤网、液位指示和排尘阀，从砂箱内抽吸来细纱和粉尘经挡尘罩阻挡、水浴和滤网过滤，靠自重而下沉，落到罐体底部，定时打开排尘阀，清除沉落下来细纱和粉尘。为提升过滤效果，应考虑增加过滤面积降低过滤速度，尽可能增大滤气罐截面积。（3）真空罐真空罐为一密封容器，其作用关键用于稳定真空系统压力，缓冲系统压力波动对造型浇铸工作影响，真空罐容积过小，稳压效果差；反之，系统从开启到可进行造型时间过长，动力和材料消耗大，占地面积也大。通常选择在半分钟内真空度小于0.05MPa，从避免砂型塌箱现象考虑，应尽可能加大真空罐容积。（4）滤砂和分配罐滤砂和分配罐作用是将从砂箱内抽吸来细砂和粉尘进行初步过滤，微粒砂因自重而下降，落到罐体底部，定时打开排尘阀，能够清除沉落下来细纱和粉尘。在罐体上设置多个进气管，可依据实际需要，用软管和砂箱连接。在各进气管和吸气管上全部装有截止阀，能够开闭气路。罐体上装有真空表，用以观察和控制真空度大小。2．造型系统造型系统包含振实台、塑料薄膜烘烤器、模板和砂箱等。（1）振实台型砂充填密度对铸件有很大影响，为了提升型砂抗压强度和硬度，必需提升充填密度，为此需要在填砂时给予振动。另外振动还有利于因自然堆积角影响，在填砂时不易达成部分局部位置充填，当薄膜局部搭桥或皱褶垂直于填砂方向