一、機床鑄件的成形原理
機床鑄件又能稱(chēng)為床身鑄件、大型鑄件、機床床身、機床鑄件、鑄件床身、機床鑄件、落地鏜床身鑄件、大型機床鑄件等。機床床身材料大多選用灰鐵鑄鐵材質(zhì),也有少量的鑄鋼機床床身,現代機床床身設計中用結構鋼焊接的床身比例逐漸上升。
機床鑄件一般利用樹(shù)脂砂型鑄造,這樣一來(lái),樹(shù)脂砂型機床鑄件剛度好,澆注初期砂型強度不錯,有條件利用鑄鐵凝固過(guò)程的石墨膨脹,除掉縮孔、縮松缺陷,實(shí)現灰鑄鐵、球墨鑄鐵件的少冒口、無(wú)冒口鑄造。提高了機床鑄件的使用率,稱(chēng)為客戶(hù)青睞的產(chǎn)品。
機床鑄件成形原理:
機床鑄件生產(chǎn)是將金屬加熱熔化,使其具有流動(dòng)性,然后澆入到具有形狀的鑄型型腔中,在重力或外力(壓力、離心力、電磁力等)的作用下充滿(mǎn)型腔,冷卻并凝固成機床鑄件(或零件)的一種金屬成形方法。
機床鑄件中的鑄鐵溶解氣體是一個(gè)可逆過(guò)程。溫度降低時(shí),溶解的氣體處于過(guò)飽和狀態(tài),氣體能向鐵液表面擴散而脫離吸附狀態(tài)(蒸發(fā))。但在實(shí)際生產(chǎn)條件下,因冷卻較快,以這種形式析出的氣體量受到很大限制。一般可以氣泡或其他因素形成合物的形式排除。
機床鑄件溶于鐵液中過(guò)飽和的氣體能形成氣泡的條件是:
二、機床鑄件生產(chǎn)應注重每個(gè)細節
鑄造技術(shù)與工藝是大型機床床身鑄件生產(chǎn)中節能節材的基礎,并有很大潛力。結合我公司大型鑄件生產(chǎn),主要談一些大型鑄件的鑄造工藝技術(shù)要點(diǎn)和應用。
我公司主要生產(chǎn)的大型鑄件主要為機床床身鑄件產(chǎn)品,如大型立車(chē)的105t工作臺、78t立柱,79t橫梁,大型臥車(chē)的87t尾座體、95t主軸箱體、9.5m床身等。
實(shí)際生產(chǎn)中,應根據每個(gè)機床鑄件的結構特點(diǎn)編制相應的工藝。大型鑄件主要有細長(cháng)形(如橫梁、床身)、圓形(如工作臺)和高大型(如尾座體、主軸箱體),如細長(cháng)形的橫梁和床身,為了防止鑄件變形,模樣設計出預變形撓度,即鑄件的反變形量,這種鑄件的中間型腔砂芯通用性較好,可以減少芯盒的數量;圓形鑄件的孔較大時(shí),可將孔圓形砂型分成1/2或1/4,從而減小芯盒的尺寸。至于外圍的扇形型芯,通用性也很高。
對于機床鑄件,除了輪廓尺寸大,壁厚也較大,因此所采取的工藝措施顯得非常重要。。
(1)冷鐵分為內冷鐵和外冷鐵,對于尾座體、主軸箱體、工作臺的厚大部位,在其內部我們設計了焊接內冷鐵架(材質(zhì)為鋼筋),外部放置石墨冷鐵。
(2)保溫冒口針對鑄件上箱的厚大部分,放置不同規格的保溫冒口,可以起到較好的補縮效果,且減少金屬液用量。
(3)對于高大型鑄件,我們設計兩套澆注系統,上面為一套(距上箱約1/3總高),中下區域為一套,鐵液先充入中下區域的澆注系統,上面澆注系統后進(jìn),同時(shí),上面的鐵液溫度比先澆的要高一些,這樣的澆注系統對鑄件有很好的補縮效果。
(4)鑄造工藝模擬對大型鑄件的各種預設工藝方案進(jìn)行模擬,可以避免大型鑄件不能先試驗在生產(chǎn)帶來(lái)的風(fēng)險,可以提高大型鑄件的成功率,我廠(chǎng)的105t工作臺、78t立柱、87t尾座體、95t主軸箱體都曾進(jìn)行工藝模擬,起到了為質(zhì)量保駕護航的作用。
質(zhì)量的提高是好的節能節材。鑄件生產(chǎn)工序多、影響因素多,質(zhì)量控制難度大,特別是大型鑄件,無(wú)論從工裝、造型工藝和熔煉方面都有很高的要求,每一個(gè)細節都需處理好。尤其是鐵液的質(zhì)量對于鑄件生產(chǎn)的成敗很關(guān)鍵,除了滿(mǎn)足材質(zhì)的牌號要求外,鐵液的溫度、性能等都對鑄件有影響。裂紋是大型鑄件的一個(gè)敏感問(wèn)題。我公司的鑄件如方形工作臺和立柱、刀板等均出現過(guò)裂紋,分析原因除了是零件結構本身壁厚差大之外,由鐵液材質(zhì)的性能所導致的裂紋產(chǎn)生占較大比例。另外,根據零件的結構特點(diǎn)選擇合適的原材料和配比,對于大型鑄件的澆注成功也至關(guān)重要。
鑄造作為一種傳統金屬成形行業(yè),隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展,也在逐漸融合其他行業(yè)的材料和技術(shù),本身也在蛻變和成長(cháng)。未來(lái)原材料包括生鐵、廢鋼和回爐的成分、性能,以及熔煉過(guò)程中發(fā)生一系列反應而形成鐵液,又經(jīng)過(guò)充型、降溫、凝固、冷卻等各個(gè)環(huán)節,會(huì )清晰地被業(yè)界所了解。在模樣制造方面,樹(shù)脂、鋼材等材料也將代替傳統的木材,根據需要可以在鑄件內鑲各種鋼管,床身鑄件結構也會(huì )合理,這些都是大型鑄件的未來(lái)發(fā)展趨勢和方向,同時(shí)為鑄造節能節材帶來(lái)重要影響。