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铸造技术:一文学会压力铸造


一、压力铸造(简称压铸)的实质是在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔,并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。压铸特点高压和高速充填压铸型是压铸的两大特点。 

优点:

1.产品质量好,铸件尺寸精度高,表面光洁度好,强度和硬度较高,强度一般比砂型铸造提高25~30%,但延伸率降低约70%;尺寸稳定,互换性好;可压铸薄壁复杂的铸件。例如,当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm;铝合金铸件可达0.5mm;最小铸出孔径为 0.7mm;最小螺距为0.75mm

2.生产效率高,机器生产率高,例如国产J3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600700次,小型热室压铸机平均每八小时可压铸3000~7000次;压铸型寿命长,一付压铸型,压铸钟合金,寿命可达几十万次,甚至上百万次;易实现机械化和自动化。3.经济效果优良由于压铸件尺寸精确,表泛光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用,或加工量很小,所以既提高了金属利用率,又减少了大量的加工设备和工时;铸件价格便易;

压铸缺点:

1). 压铸时由于液态金属充填型腔速度高,流态不稳定,故采用一般压铸法,铸件易产生气孔,不能进行热处理;2). 对内凹复杂的铸件,压铸较为困难;3).高熔点合金(如铜,黑色金属),压铸型寿命较低;4).不宜小批量生产,其主要原因是压铸型制造成本高,压铸机生产效率高,小批量生产不经济。

二、砂型铸造以型砂和芯砂为造型材料制成铸型,液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得,铸型制造简便,对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应,长期以来,一直是铸造生产中的基本工艺。

 三、精密铸造是用精密的造型方法获得精确铸件工艺的总称,它包括:熔模铸造、陶瓷型铸造、金属型铸造、压力铸造、消失模铸造。其中较为常用的是熔模铸造:选用适宜的熔模材料制造熔模;在熔模上重复沾涂料与撒砂工序,硬化型壳及干燥;再将内部的熔模溶化掉,获得型腔;焙烧型壳以获得足够的强度,烧掉残余的熔模材料,;浇注所需要的金属材料;脱壳后清砂,从而获得高精度的成品。根据产品需要或进行热处理与冷加工。

四、数控车床是数字程序控制车床的简称,集万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身,是国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床。

数控车床可分为卧式和立式两大类。卧式车床又有水平导轨和倾斜导轨两种。档次较高的数控卧车一般都采用倾斜导轨。按刀架数量分类,又可分为单刀架数控车床和双刀架数控车,前者是两坐标控制,后者是4坐标控制。双刀架卧车多数采用倾斜导轨。

发展方向:高速、高精密化;高可靠性;数控车床设计CAD化、结构设计模块化;功能复合化;智能化、网络化、柔性化和集成化。

习题

1.大型铸件不适合用精密铸造工艺生产,你认为主要原因是什么,并详述精密铸造工艺步骤。

答:5mX3mX2m?如果是失蜡铸造的话首先做蜡型的时候就容易注不满,蜡型冷却时容易出现缩松凹陷等情况这么大的蜡型本身就很重由于重力也容易出现变形断裂的现象。精密铸件只适合小件批量生产  不适合大件    铸造公差大,收缩率,不好控制。

2.加工如下图所示的水瓶(水瓶壁厚为0.5毫米),日产5000件。你打算采用何种工艺生产?并详述该工艺的步骤。(10)

答;PET塑料瓶在熔融状态下的流变性较好,压力对粘度的影响比温度要大,因此,主要从压力着手来改变熔体的流动性。塑料瓶在不同的环境中具有不同的使用状态,所以在塑料瓶的熔融状态下对流变性和粘度进行有效的控制。(1)注塑机选用  PET塑料瓶由于在熔点后稳定的时间短,而熔点又较高,因此需选用温控段较多、塑化时自摩擦生热少的注射系统,并且制品(含水口料)实际重量不能小于机器注射量的2/3。注塑机的选择需要根据机器的注塑量和注射系统进行合理的控制,基于这些要求,我国近年开发了中小系列的PET专用塑化系统,锁模力按大于6300t/m2选用。
2)塑料的处理  由于PET塑料瓶大分子中含有脂基,具有一定的亲水性,粒料在高温下对水比较敏感,当水份含量超过极限时,在加工中PET塑料瓶分子量下降,制品带色、变脆。困此,在加工前必须对物料进行干燥,其干燥温度为150℃,4小时以上,一般为170℃,3-4小时。可用空射法检验材料是否完全干燥。使用用料时要对原料进行一定的干燥,要注意不同的干燥温度和时间限制,保证生产的塑料瓶具有良好的产品性能。回收料比例一般不要超过25%,且要把回收料彻底干燥。
3)滞留时间  切勿使用过长的滞留时间,以防止分子量下降。尽量避免300℃以上的温度。若停机少于15分钟。只须作空射处理;若超过15分钟,则要用粘度PE清洁,并把机筒温度降至PE温度,直至再开机为止。在对塑料瓶进行滞留时间时要进行严格的控制,不同的温度中需要进行的处理不同,要严格把握时间的限制。
4)模具及浇口设计  PET塑料瓶胚一般用热流道模具成型,模具与注塑机模板之间最好要有隔热板,其厚度为12mm左右,而隔热板一定能承受高压。排气必须充足,以免出现局部过热或碎裂,但其排气口深度一般不要超过0.03mm,否则容易产生飞边。
5)背压  越低越好,以免磨损。一般不超过100bar。通常无须使用。(6)注射速度  一般注射速度要快,可防止注射时过早凝固。但过快,剪切率高使物料易碎。射料通常在4秒内完成。

7)注意事项⑴回收料不能太大,否则易产生在下料处"架桥"而影响塑化,在对塑料进行回收时,严格控制回收料的数量,保证塑料的塑化质量。⑵如果模温控制不好或料温控制不当,易产生"白雾"而不透明。要对模温进行严格的控制,否则会出现不想看到的事件,模温低且均匀,冷却速度快,结晶少则制品透明。

3.‘标准化’会给制造商带来哪些好处?(5)

答:1由专门化工厂大量生产标准件,能保证质量,节约材料,降低成本2选用标准件可以简化设计工作,缩短产品的生产周期3选用标准化的零件,在机械制造过程中可以减少刀具和量具的规格4具有互换性,从而简化机器的安装和维修

4. 不论生产什么产品,正确的生产策略是:所有零部件厂家自己制造,因为这样才能‘肥水不流他人田’,也就是说厂家才能获得最大利润。你认为这种说法对吗?为什么?(5)

答:工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成,每道工序加工的内容少,工艺路线较长。①设备和工艺装备比较简单,便于调整,容易适应产品的变换;②对工人的技术要求较低;③可以采用最合理的切削用量,减少机动时间;④所需设备和工艺装备的数目多,操作工人多,占地面积大。

5.在磨削加工中,为什么要求砂轮的沙粒‘不断脱落’?(5分)

答:砂轮上的沙粒相当于无数把微小的车刀,如果砂轮的沙粒不脱落,那么一方面沙粒会被越磨越钝,磨削能力下降,另一方面,一些磨屑会积累在砂轮磨粒之间的缝隙间,微观上锋利的砂轮磨削面会变钝,导致磨削能力下降。如果砂轮所磨的材料较硬,则前一方面起主导作用,所磨材料较软的话,则后一方面起主要作用虽然磨粒的剧烈破碎和脱落将使工件的尺寸精度下降,但是,适当的破碎和脱落则可更新钝化的磨粒,在磨削过程中不断产生新磨刃,人们把这种磨粒破碎、脱落称为砂轮的自砺作用。

6.美国福特汽车公司首创的流水线生产模式为什么能大幅度提高产品产量并且大幅度降低成本,请你罗列出所有的原因(5)

答:流水线使产品的生产工序被分割成一个个的环节,工人间的分工更为细致,产品的质量和产量大幅度提高,极大促进了生产工艺过程和产品的标准化。制成品被大量生产出来,尤其是多样的日用品在流水线上变成了标准化商品。汽车生产流水线以标准化、大批量生产来降低生产成本,提高生产效率的方式。