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有关浇注金属过滤的几个问题

2021-08-30 16:47:57 来源: 常州建材网

有关浇注金属过滤的几个问题

目前,铸造行业所面对的是技术不断进步的客户,不仅对铸件表面质量、尺寸精度、力学性能等方面的要求日益提高,而且还希望铸造厂采用效果更好的工艺方法以降低生产成本。为此,铸造行业的技术人员不得不特别关注各种改进生产工艺的途径。从近年来各国铸造生产的实践看来,在铸件浇注过程中采用过滤技术不失为一种简便易行而效果明显的手段。

曾有人担心,滤网或滤片可能在浇注过程中因高温金属液的冲涮作用而损毁。随着滤网、滤片的使用日益广泛,其生产技术已经渐趋成熟,与过滤技术应用的早期相比,各种性能都大有改善,在浇注过程中损毁的情况非常少见。

也有人认为:只要将浇注系统设计好,就可以避免各种夹杂物进入铸件,何必另外花钱买滤网、滤片、徒增生产成本。但是,许多事例证明,正确地应用过滤技术,不仅可以提高铸件的质量,而能简化浇注系统,提高浇注金属的收得率,从而降低生产成本。

美国福特汽车公司,在曲轴铸造工艺中采用过滤技术的效果,是一个很好的例子。22世纪92年代初,公司在其曲轴铸造工艺中采用过滤技术,并相应地改进了浇注系统。原来期望将废品率降到2%。实际上最终将废品率降到了2.22%。由于改进了浇注系统,每一铸型可节省金属9磅,全年节省金属354吨。

以下,简单的介绍有关过滤技术的几个方面:

2.过滤的作用

使金属液通过滤网、滤片,可以有以下4种作用。

阻挡宏观夹杂使其不能进入型腔。

将细小的夹物杂吸附捕集于滤网、滤片的进液面。

微观的夹杂物,因表面能的作用被吸附于滤片的通道壁上,并与滤片材料烧结在一起。

设计浇注系统时,还可将过滤器件作为金属液流动的调节器。由于其可使金属液流速降低,改善紊流状况,有助于控制金属液的充型过程。

2.过滤器件的品种及用途

目前铸造行业中使用的过滤器件主要有滤网,通孔陶瓷滤片和泡沫瓷滤片,见图2。

图2 常用的过滤器件

a.耐火纤维滤网;b.通孔陶瓷滤片;c.泡沫陶瓷滤片

滤网、滤片可用不同的材料制成,以适应不同的铸造金属和要求不同的铸件。

滤网

滤网是用耐火纤维纺织成网再涂覆耐火涂料,经浇结而制成的,其区分的规格是网孔尺寸。

滤网使用方便,但容量较小,而且结构强度较低,多用于有色合金铸件和小型铸铁件,有时也用于小型铸钢件。滤网的作用主要是阻挡宏观夹杂物进入型腔,并稍有吸附细小夹杂物的作用。

过去,用于有色合金铸件的滤网多为钢丝网,或密集冲孔的钢片,现在,大都已改用玻璃纤维制的滤网。用于铸铁件或铸钢件的滤网,因浇注温度比有色合金高得多,应该用耐高温能力很强的高硅氧纤维或熔融石英纤维制造。

压制的通孔陶瓷滤片

通孔陶瓷滤片,是由不定形耐火材料压制成形,再经高温烧结制成的。其特点是孔的方向相同、孔的尺寸一致,这对于使金属液呈平流状态特别有益。

通孔陶瓷滤片的孔可以有多种不同的形状,最常用的是方孔和蜂巢状孔。滤片的规格为每厘米长度上的孔数。通孔滤片除阻挡宏观夹杂物外,吸附细小夹杂物的能力也较好。

用于有色合金铸件和铸铁件的通孔陶瓷滤网,多由高铝质耐火材料制成。制造铸钢件,则常采用氧化锆基、氧化铝基或碳化硅基耐火材料,并加有氧化钙、氧化钇、尖晶石或其他陶瓷材料以改善其耐热冲击的能力。

泡沫陶瓷滤片

泡沫陶瓷滤片的滤孔很多,其方向和尺寸各不相同,但从滤片表面看来,没有可见的通孔,外表类似于泡沫塑料。通过滤片的液流要改变流动方向,加之以磨擦、吸附等作用,据报道,可以滤去3微米的夹杂物。

制造泡沫陶瓷滤片的耐火材料,与制造通孔滤片的相同。

3.滤片、滤网的应用

采用过滤技术时,滤网或滤片实际上是浇注系统的一部分,应在设计浇注系统时,选定其安放位置及相关部分的尺寸。

铸件浇注系统是引导金属液进入铸型的通道。为了控制金属液的充型,必须根据铸件的结构特点,计算确定浇注系统中各组元的截面尺寸。浇注系统中,阻流部位的截面面积最小,流径此处的液流速度最高。如果滤网或滤片使用不当,往往是滤网或滤片成了阻流部位,使设计浇注系统时确定的充型参数改变,影响铸件的质量。为避免这种情况,采用滤网或滤片时,应根据其孔隙率和液流透过能力增大其作用面积,使滤网或滤片充满后,其通过面积相当于该处浇注系统的截面积。

滤网或滤片的安置,也是正确采用过滤技术的重要方面,常用的放置方式见图2。将滤片装在专门制备的浇口杯内,也是简便而有效的方法,见图3。

4.效益和花费

虽然无数的事实表明过滤是改善铸件质量和降低废品率的重要方法之一,但铸造厂在考虑工艺方案时仍根据具体情况评估其效益。在谈到采用过滤技术的种种好处时,也应提到:很多优质铸件是在未采用过滤技术的条件下制造出来的;也有很多铸造缺陷单靠用过滤是不能排除的。

采用过滤器件是要提高生产成本的,除材料费用之外,可能还要考虑增加造型工时所带来的损失,有些情况下,还得清理回炉料中的滤片。

成功的采用过滤技术,应该同时达到两个目的,即使铸件质量符合要求和降低生产成本。关键在于对铸造工艺进行分析,妥当地选择过滤器件和正确地予以使用。

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