負(fù)壓消失模鑄造真空砂箱無濾網(wǎng)改造

梁玉星

1.概述

我廠原使用的負(fù)壓消失模真空砂箱為外購山東某廠的配套消失模設(shè)備產(chǎn)品，其抽真空部分的通氣孔都是用一層薄薄的濾網(wǎng)遮蓋，再用幾顆螺釘固定。而在造型澆注時(shí)，由于受到高溫鋼液及高溫型砂的長時(shí)間烘烤，濾網(wǎng)很容易損壞，這樣在抽真空時(shí)型砂透過損壞的濾網(wǎng)進(jìn)入抽氣通道造成堵塞，從而使砂箱的真空度下降，負(fù)壓不足。

由于砂箱的真空度不足造成鑄件缺陷的問題引起了我廠工程技術(shù)人員的高度重視，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)研究，我們對真空砂箱進(jìn)行了一系列的技術(shù)改造，最終使負(fù)壓不足的問題得到解決。

2.負(fù)壓消失模鑄造抽真空的目的及作用

白模制作好后，經(jīng)涂料烘干放入砂箱中均勻逐層加干砂振動(dòng)緊實(shí)造型，再通過真空泵將砂箱內(nèi)砂粒間的空氣抽走，使密封的砂箱內(nèi)砂型有一定的緊實(shí)度，內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行鑄型澆注，加快排氣速度和加大排氣量，降低金屬與模樣界面氣壓，加快金屬液流股前沿的推進(jìn)速度，提高鑄件的充型能力，有利于減少鑄件表面的炭黑缺陷；抽真空還能抑制白模材料的燃燒，促使其汽化，改善環(huán)境，減少對大氣的污染；增加金屬液流股的流動(dòng)性、成形性，使鑄件的輪廓更清晰。

3.真空度不足引發(fā)的鑄件缺陷

（1）塌箱 造成塌箱的主要原因是砂箱內(nèi)的真空度太低、高低不均勻，以及真空度急劇下降等。而造成砂箱負(fù)壓真空度不足的原因之一有紗網(wǎng)及抽氣管路堵塞，使抽氣能力降低，真空度下降。

（2）皺皮 當(dāng)白模（EPC模組）與高溫金屬液流股接觸時(shí)，分解為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的成分，在高溫?zé)崃織l件下，46%的EPC白模分解達(dá)到氣態(tài)和固態(tài)，54%的EPC白模要在澆注完成之后才能達(dá)到完全分解，且在汽化前，以液相的狀態(tài)存在于鑄型的邊界上。要使液態(tài)完全汽化，必須具有一定的時(shí)間和足夠的溫度，這些液態(tài)EPC膜層受自身表面張力而收縮，形成不連續(xù)條紋狀，即成皺皮缺陷。也因?yàn)檎婵斩炔蛔?，吸力太小，沒有將EPC柏油狀的液態(tài)物通過涂料層間隙而吸抽到型砂中，促使生成皺皮。

（3）氣孔 氣孔是分布在鑄件表面或截面上的空洞。EPC白模因受高溫金屬液流股的熱作用分解為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)，大量氣體沒有被真空泵通過砂箱的抽氣通道抽走，或真空度太小，真空度能力不足，致使氣體滯留在鑄件中生成氣孔。

4.負(fù)壓真空砂箱無濾網(wǎng)改造方案

（1）砂箱底部抽氣道改造 改造前原來的砂箱底部為雙層結(jié)構(gòu)，面上那層鋼板鉆有許多直徑為10mm的通氣孔，孔上用一層100目（網(wǎng)孔直徑0.154mm）的不銹鋼紗網(wǎng)覆蓋著，紗網(wǎng)被幾塊壓板用螺栓固定，如圖1所示，實(shí)物如圖2所示。

圖1 改造前負(fù)壓真空砂箱結(jié)構(gòu)

改造后用5#角鋼代替通氣孔，采用與底板分段焊接，每段焊縫焊長50mm，焊縫間距100mm，焊接間隙1～1.5mm，即焊接時(shí)，墊入一些手工鋼鋸片，焊接好后再取出，從而形成氣隙通道。每根角鋼之間的間距為200mm，均勻分布在整個(gè)砂箱底部。底部只設(shè)計(jì)單層結(jié)構(gòu)，角鋼通氣孔與外側(cè)抽氣通道相連，砂箱四周的外側(cè)抽氣通道則用10#槽鋼制作，槽鋼與砂箱外側(cè)鋼板焊縫為全焊縫，并保證焊接質(zhì)量，不能有氣孔、夾渣、焊瘤等焊接缺陷，否則會(huì)影響砂箱的氣密性，使真空度不足。改造后的砂箱結(jié)構(gòu)如圖3所示，實(shí)物如圖4所示。

（2）砂箱上部四周側(cè)面抽氣通道設(shè)計(jì) 為了提高砂箱上部的抽真空負(fù)壓度，我們又在砂箱上部的四周內(nèi)側(cè)面用5#角鋼焊出抽氣通道，采用同底部角鋼如出一轍的焊接方法，如法炮制分段焊接制作，砂箱外側(cè)面四周同樣用10#槽鋼焊出抽氣通道與內(nèi)側(cè)氣道相連，并與底部抽氣通道相互貫通，形成一個(gè)抽氣聯(lián)通系統(tǒng)。這樣使得整個(gè)砂箱的上部與底部都能保持一定的真空度，從而維持整體鑄型真空度趨于穩(wěn)定，可保證在澆注時(shí)不致產(chǎn)生塌箱而造成鑄件報(bào)廢。

（3）抽真空管接頭的改造 原來的砂箱底部為雙層結(jié)構(gòu)，因此抽真空管接頭需彎過砂箱呈90°連接，這樣不僅增大了空氣阻力，也使真空泵的功率明顯不足，造成真空度下降?，F(xiàn)砂箱底部設(shè)計(jì)為單層結(jié)構(gòu)，抽真空管接頭改為水平方向垂直砂箱連接，無彎曲現(xiàn)象，空氣阻力大大減小，泵的抽真空強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，砂箱的負(fù)壓真空度得到顯著提高。

5.取得的效果

改造后的砂箱經(jīng)投入生產(chǎn)使用后，澆注了十幾箱鑄件，與有濾網(wǎng)的砂箱相比較，無濾網(wǎng)的砂箱澆注時(shí)，抽吸氣強(qiáng)度大大提高，真空度穩(wěn)定，鑄型沒有出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，鑄件質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)，砂箱改造獲得圓滿成功。現(xiàn)遴選出5組改造前后的砂箱鑄型對比鑄件質(zhì)量情況，見附表。

圖2 改造前負(fù)壓真空砂箱實(shí)物

6.結(jié)語

總之，在消失模負(fù)壓真空鑄造中，真空度不足會(huì)引發(fā)鑄件質(zhì)量問題。生產(chǎn)實(shí)踐中，我們要善于觀察，多分析各種原因，對癥下藥并大膽提出改造方案，實(shí)施改造措施，這樣才能澆注出合格的鑄件，取得最佳實(shí)效。實(shí)踐證明，用角鋼代替濾網(wǎng)作為抽氣通道，切實(shí)可行，砂箱經(jīng)久耐用，所投入的材料成本也不高，值得推廣應(yīng)用。

圖3 改造后的無濾網(wǎng)負(fù)壓真空砂箱

砂箱濾網(wǎng)改造前后真空度與鑄件質(zhì)量情況

圖4 改造后負(fù)壓真空砂箱實(shí)物