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砂型鑄造中所用的外砂型按型砂所用的粘結(jié)劑及其建立強(qiáng)度的方式不同有粘土濕砂型:
化學(xué)硬化砂型
這種砂型所用的型砂稱為化學(xué)硬化砂。其粘結(jié)劑一般都是在硬化劑作用下能發(fā)生分子聚合進(jìn)而成為立體結(jié)構(gòu)的物質(zhì),常用的有各種合成樹脂和水玻璃?;瘜W(xué)硬化基本上有3種方式。
① 自硬:粘結(jié)劑和硬化劑都在混砂時(shí)加入。制成砂型或型芯后,粘結(jié)劑在硬化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致砂型或型芯自行硬化。自硬法主要用于造型,但也用于制造較大的型芯或生產(chǎn)批量不大的型芯。
② 氣霧硬化:混砂時(shí)加入粘結(jié)劑和其他輔加物,先不加硬化劑。造型或制芯后,吹入氣態(tài)硬化劑或吹入在氣態(tài)載體中霧化了的液態(tài)硬化劑,使其彌散于砂型或型芯中,導(dǎo)致砂型硬化。氣霧硬化法主要用于制芯,有時(shí)也用于制造小型砂型。
③ 加熱硬化:混砂時(shí)加入粘結(jié)劑和常溫下不起作用的潛硬化劑。制成砂型或型芯后,將其加熱,這時(shí)潛硬化劑和粘結(jié)劑中的某些成分發(fā)生反應(yīng),生成能使粘結(jié)劑硬化的有效硬化劑,從而使砂型或型芯硬化。加熱硬化法除用于制造小型薄殼砂型外,主要用于制芯。
金屬型鑄造又稱硬模鑄造,它是將液體金屬澆入金屬鑄型,以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成,可以反復(fù)使用多次(幾百次到幾千次)。金屬型鑄造目前所能生產(chǎn)的鑄件,在重量和形狀方面還有一定的限制,如對黑色金屬只能是形狀簡單的鑄件;鑄件的重量不可太大;金屬型阻礙收縮對鑄件的影響:金屬型或金屬型芯,在鑄件凝固過程中無退讓性,阻礙鑄件收縮,這是它的又一特點(diǎn)。壁厚也有限制,較小的鑄件壁厚無法鑄出。
金屬型鑄造[1] 與砂型鑄造比較:在技術(shù)上與經(jīng)濟(jì)上有許多優(yōu)點(diǎn)。
(1)金屬型生產(chǎn)的鑄件,其機(jī)械性能比砂型鑄件高。同樣合金,其抗拉強(qiáng)度平均可提高約25%,屈服強(qiáng)度平均提高約20%,其抗蝕性能和硬度亦顯著提高;
(2)鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高,而且質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定;
(3)鑄件的工藝收得率高,液體金屬耗量減少,一般可節(jié)約15~30%;
(4)不用砂或者少用砂,一般可節(jié)約造型材料80~10.0%;
制造型殼用的材料可分為兩種類型,一種是用來直接形成型殼的,如耐火材料、粘結(jié)劑等;另一類是為了獲得的型殼,簡化操作、改善工藝用的材料,如熔劑、硬化劑、表面活性劑等。
耐火材料
熔模鑄造中所用的耐火材料主要為石英和剛玉,以及硅酸鋁耐火材料,如耐火粘土、鋁釩土、焦寶石等。有時(shí)也用鋯英石、鎂砂(MgO)等。[2]
粘結(jié)劑
在熔模鑄造中用得普遍的粘結(jié)劑是硅酸膠體溶液(簡稱硅酸溶膠),如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶膠等。組成它們的物質(zhì)主要為硅酸(H2SiO3)和溶劑,有時(shí)也有穩(wěn)定劑,如硅溶膠中的NaOH。
硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯經(jīng)水解后所得的硅酸溶膠模鑄造中用得早、普遍的粘結(jié)劑;水玻璃殼型易變形、開裂,用它澆注的鑄件尺寸精度和表面光潔度都較差。但在我國,當(dāng)生產(chǎn)精度要求較的碳素鋼鑄件和熔點(diǎn)較低的有色合金鑄件時(shí),水玻璃仍被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn);失蠟鑄造是用蠟制作所要鑄成零件的蠟?zāi)?,然后蠟?zāi)I贤恳阅酀{,這就是泥模。硅溶膠的穩(wěn)定性好,可長期存放,制型殼時(shí)不需專門的硬化劑,但硅溶膠對熔模的潤濕稍差,型殼硬化過程是一個(gè)干燥過程,需時(shí)較長。
熔模鑄造時(shí)常用的澆注方法有:
熱型重力澆注方法有以下幾種。
這是用得廣泛的一種澆注形式,即型殼從焙燒爐中取出后,在高溫下進(jìn)行由澆注。此時(shí)金屬在型殼中冷卻較慢,能在流動(dòng)性較高的情況下充填鑄型,故鑄件能很好型腔的形狀,提高了鑄件的精度。但鑄件在熱型中的緩慢冷卻會(huì)使晶粒粗大,這就降低了鑄件的機(jī)械性能。在澆注碳鋼鑄件時(shí),冷卻較慢的鑄件表面還易氧化和脫碳,從而降低了鑄件的表面硬度、光潔度和尺寸精度。金屬型材料選擇從金屬型的破壞原因分析可以看到,制造金屬型的材料,應(yīng)滿足下列要求:耐熱性和導(dǎo)熱性好,反復(fù)受熱時(shí)不變形,不破壞。