消失模铸造技术是铸造工艺的一个重要发展方向。但对于铝合金消失模铸造工艺而言,消失模铸造过程中泡沫塑料模样热解产生的气态或液态产物可能卷入铝液中而增加铸件的小孔。当前,消失模铸造铝件小孔是消失模铸造技术推广的一大难题。而目前很少见到有关聚苯乙烯热解产物通过涂料传输行为及其对铝件小孔影响研究的报道。因此很有开展这方面的研究,以便为消失模涂料的研制及减少消失模铸造铝件的小孔提供理论依据。
随着硅藻土加入量增加,传输曲线峰值减少,传输时间缩短,而随着云母粉加入量增加,传输曲线峰值增加,铸铝件传输时间延长。这是由于硅藻土为多孔状骨料,且颗粒较粗,形成的涂层孔隙率大,有利于气态产物的排出,故传输曲线的峰值下降,时间减少;而云母粉为片状骨料,且颗粒细小,随着加入量的增加,涂层内的孔隙率减少,气态产物排出涂层的阻力增加,即难以排出涂层,以致涂壳内的气压较大,且排出时间较长。
涂层透气率对裂解产物传输特性的影响,涂层厚度均为0.3mm。高温透气率增加后,压力变化曲线的峰值降低,裂解产物的排出时间减少。这说明随涂层高温透气率的增大,涂层滞留裂解产物的能力降低,涂层排出裂解产物的能力增加,裂解产物很快排出。事实上涂层透气率反映了涂层的孔隙特征,涂层厚度相同时,涂层透气率越好,气体通过涂层时的阻力越小,裂解产物越容易通过涂层,在涂壳内形成的压力较低。另一方面,随着涂层透气率的增加,型腔内小分子气体明显减少。这是因为增加涂层的透气率会使EPS热解产物容易通过涂层排出,导致EPS热解产物在高温下停留的时间缩短,EPS裂解的可能性较小。因此EPS发气量下降,涂壳内的压力减少。
对典型半封闭式薄壁铸铝件采取的改进措施
1控制影响壁厚的操作工序
在外模型尺寸准确的情况下,设计一砂芯高度定位样板。要求操作者在上、下砂型制好后,将烘干的砂芯,按照定位半圆R平稳地放置到下型中,再用砂芯高度定位样板测量,先检查砂芯中部高度,然后再检查两端,间隙不能超过0.5mm,这样才能保证砂芯在型腔中的位置尺寸精度。
2严格控制铸件变形
先,在不影响零件加工的情况下,加大下沿周边的加工量,向外增加2mm加工量,将内壁减薄1mm,即壁厚由原来的9mm增加到10mm,并严格控制型砂质量,提高型砂坚实度,以防止“气缸盖罩’夕铸件涨箱而引起变形,或由于壁薄而产生收缩应力,引起铸件沿长度方向扭曲变形。
3设计铸件内腔检查样板
先,由于内腔尺寸难以保证,在机加工装配时干涉,且不好测量,所以做的检查样板,供检验人员用,保证铸件入库质量。将清理出的铝铸件再次用样板伸入内腔检查,间隙不超过1mm。其次,保证内腔高度尺寸,解决内腔尺寸偏小问题。
半封闭式薄壁铸铝件的主要特点是尺寸较大、壁薄及结构复杂,通常有许多呈全封闭或半封闭式的空腔(内腔)需要直接铸造,内部质量要求高。在铸造工艺方面要注意模具(模型、芯盒),需定期检查,以保证尺寸精度;芯头高度要合理,有明显的定位设计,能保证尺寸精度;砂芯要下到位,时可制作下芯检查样板,要有明显的定位设计;时可对局部加大壁厚,以保证铸件不变形。在型芯材料方面满足以下要求,具有足够的室温强度和刚度,能抵抗浇注时金属液流的冲击力,型芯不断裂、不变形;发气量小、发气速度低,以减少铸件内腔气孔;残余强度低、溃散性好,铸件凝固后,型芯能比较容易地清理出来。
在有条件的铸造厂家,可采用铸造设备与技术,用机械手下芯,组芯精度高〔砂芯内部尺寸可达800±0.25mm,砂芯间连接误差每个为±0.1mm,铸件飞边毛刺少,壁厚均匀,可减少手工操作中的检查样板等工序。
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