液壓件鑄造件工藝的分析與選擇

摘 要：近幾年來(lái)，我國(guó)液壓鑄造件行業(yè)的發(fā)展越來(lái)越快，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出了不少的生產(chǎn)商，每年的產(chǎn)量也相當(dāng)?shù)目捎^。液壓鑄造件生產(chǎn)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)、生產(chǎn)工藝都有著其獨(dú)特的特點(diǎn)，對(duì)質(zhì)量的要求高、生產(chǎn)的工藝比較特殊而且種類繁多，特別是近幾年來(lái)殼型鑄造、二氧化硫制芯、樹(shù)脂覆膜砂射芯、電化學(xué)清理及電液壓清砂等新技術(shù)的應(yīng)用，使得如何選擇適合的制作工藝成為了爭(zhēng)議的話題。本文根據(jù)液壓鑄造件產(chǎn)品的特點(diǎn)，分析探討了液壓鑄造件的生產(chǎn)工藝、煉溶技術(shù)的選擇。

關(guān)鍵詞：液壓鑄造件；鑄造工藝；熔煉工藝

1 液壓鑄造件的特點(diǎn)及生產(chǎn)性質(zhì)

1.1 品種多，產(chǎn)量中小

目前我國(guó)液壓鑄造件的生產(chǎn)規(guī)模基本呈現(xiàn)出品種多，產(chǎn)量偏中小的特點(diǎn)。這種生產(chǎn)特點(diǎn)在造型工藝、生產(chǎn)工藝和對(duì)設(shè)備的要求方面都會(huì)有或多或少的影響。所以，我們選擇的生產(chǎn)工藝必須得具有一定的靈活性，以滿足多品種生產(chǎn)的需求。比如在造型工藝的選擇上，我們得綜合考慮組芯來(lái)滿足鑄件內(nèi)腔和外形不同精度方面不同的要求來(lái)選擇時(shí)要用高壓造型工藝還是氣沖工藝，同時(shí)也要考慮拼箱及鑄件的冷卻問(wèn)題。因此，為提高組織生產(chǎn)的效率，我們應(yīng)該做好車間工藝裝備工作以適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需求。

1.2 對(duì)液壓鑄造件質(zhì)量要求較高

液壓鑄造件是屬于高精密度的鑄件，但是由于裝配、外觀及減小內(nèi)腔流動(dòng)阻力的要求，對(duì)鑄造件表面的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和清潔度都這比較高的要求，要求其內(nèi)道必須無(wú)粘砂、夾砂、氧化皮、微粘砂以及其他雜物。對(duì)于一些比較復(fù)雜的閥體和泵蓋，內(nèi)腔的清理存在著一定難度，這個(gè)時(shí)候就需要采用特殊的清洗工藝和設(shè)備。鑒于大部分的液壓鑄造件在使用的時(shí)候要面對(duì)高壓力作用力，所以對(duì)耐壓緊密度也有著較高的要求。

1.3 液壓鑄造件的鑄造工藝特點(diǎn)

大部分的液壓鑄造件的尺寸都比較大，在采用兩箱造型的時(shí)候模型和砂箱也比較高，常出現(xiàn)緊實(shí)率不均勻的情況，而且砂箱與模型間及模型深凹處也容易出現(xiàn)不緊實(shí)的現(xiàn)象，這往往是由于射壓造型不適用的原因造成的。液壓鑄造件的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，有的地方厚有的地方薄，不易于排氣，在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該設(shè)計(jì)排氣片或是排氣口。選用的砂型透氣性要足夠好，粘土的含量和水分要盡可能的少，造型設(shè)備要設(shè)計(jì)有高的暗冒口和明冒口，這樣可以有利于補(bǔ)縮和排氣。

2 熔煉工藝選擇分析

2.1 成分控制

液壓鑄件對(duì)強(qiáng)度、耐磨性及組織致密度都有較高的要求，由于一般用作于鑄件原材料的金屬的碳含量比較低，所以對(duì)鐵水的成分控制要足夠嚴(yán)格一定要保持硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要低于0.12%，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要控制在0.08%～0.12%之間。在控制好碳含量的同時(shí)還要控制好Si/C的比率，因?yàn)殍T鐵會(huì)出現(xiàn)脆化情況，而且對(duì)鐵素體質(zhì)量分?jǐn)?shù)和共晶團(tuán)數(shù)都會(huì)產(chǎn)生影響。但是切忌SI/C的比率也不可過(guò)高，過(guò)高了會(huì)惡化鑄造件的性能。為了細(xì)化晶粒和穩(wěn)定珠光體組織，可以適當(dāng)加入錳、銅等元素。

2.2 沖天爐煉溶

單獨(dú)采用沖天爐來(lái)熔煉高牌號(hào)的鑄鐵，從成本上來(lái)說(shuō)相對(duì)會(huì)比較低些，但不好空置鐵水的成分。但它的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投入成本比較小，用來(lái)熔煉低牌號(hào)鑄件還是比較適合。為了令到鐵水成分能夠均勻混合，可以采用回轉(zhuǎn)前爐或較大容量的前爐，并采用高比回爐料的配料方法。為確保鐵水的溫度，可以采用雙排大間距沖天爐，增大進(jìn)風(fēng)量。

2.3 電爐熔煉

采用電爐熔煉技術(shù)可以很好的控制鐵水的成分，溫度的上升也比較快，但缺點(diǎn)是電爐出鐵呈間歇性，難以滿足機(jī)械化造型線的作業(yè)速度，再者，電爐的投入金額比較大，電能消耗比較大，整體的熔煉所耗費(fèi)的成本比較大，比較適合用于年產(chǎn)鑄造件在3000噸以下的生產(chǎn)車間。整體上講，從使用靈活度、維修方便性以及利用率方面考慮，中頻爐、無(wú)芯工頻爐或有芯工頻爐的使用還相對(duì)比較廣泛些。

2.4 雙聯(lián)熔煉

雙聯(lián)煉熔技術(shù)，其設(shè)備的投入比較高，但是有很多有優(yōu)點(diǎn)：能很好的控制溫度和成分，可以靈活的供給鐵水，很好的適應(yīng)造型線的工作速度，熱能能夠得到充分的利用。在我國(guó)，年產(chǎn)量在3000噸以上的液壓件生產(chǎn)工廠采用這種煉熔技術(shù)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮是比較經(jīng)濟(jì)可靠的，特別是用于多條造型線的工廠。

3 造型工藝選擇分析

3.1 殼型

液壓鑄造件對(duì)尺寸精度和光潔度都有著較高的要求，并且要求砂型有較高的精度、強(qiáng)度和透氣性。對(duì)鑄造件質(zhì)量的要求、產(chǎn)量大小以及成本的高低是決定采用何種造型方法的因素。其中殼型鑄造件具有高精度、光潔度好易于清砂的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備單機(jī)成套，便于靈活組織生產(chǎn)，比較適合用于生產(chǎn)各種中小型閥體鑄造件，但缺點(diǎn)是目前國(guó)內(nèi)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用還不過(guò)關(guān)。

3.2 多觸頭高壓造型和氣壓造型

這是兩種比較相近的造型方法，其特點(diǎn)是砂型強(qiáng)度高，透氣性好，生產(chǎn)率和機(jī)械化程度比較高，生產(chǎn)批量比較高的車間適合采用這種方式。從砂箱利用率上看，這兩種方法比較適合用于生產(chǎn)泵體和中大型的閥體。從砂型的綜合性能、先進(jìn)性、設(shè)備及性能方面看，氣沖造型要比多觸頭高壓造型優(yōu)勝一籌。

3.3 氣動(dòng)微震壓實(shí)造型

這種生產(chǎn)工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)比較成熟的，比壓達(dá)4kg/cm2左右，在壓實(shí)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生輕微的震動(dòng)從而是砂型的強(qiáng)度得到均勻的分布。如果砂箱的規(guī)格不會(huì)太大的情況下生產(chǎn)出來(lái)的工藝效果是最好的。但是該種工藝生產(chǎn)出來(lái)的砂型精度只能滿足泵類鑄造件和老閥類產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。如果要生產(chǎn)高精度的閥體則得采用芯架或外芯來(lái)確保關(guān)鍵位置的尺寸精度。

3.4 垂直分型無(wú)箱射壓和樹(shù)脂自硬砂

垂直分型無(wú)箱射壓一種生產(chǎn)率極高的方法，但是不便于下芯，不適合用于生產(chǎn)對(duì)流道精度要求較高的閥體，只適合用于生產(chǎn)中小型泵體鑄造件。樹(shù)脂自硬砂各種性能都比較優(yōu)越，對(duì)砂箱模具的要求不高，能夠適應(yīng)廣泛的工藝要求，且在組織生產(chǎn)方式上比較靈活，比較適合生產(chǎn)精密液壓件。

4 制芯工藝選擇分析

4.1 流道芯和其他小芯的制作

制芯工藝是鑄造高精度液壓鑄造件的重要工藝，近年來(lái)制芯工藝快速發(fā)展，液壓鑄造件芯子的特點(diǎn)是品種規(guī)格多、差別大、尺寸精度高，不同芯片往往要根據(jù)性能采用不同的工藝方法。第一，覆膜砂射芯工藝。該工藝跟殼芯相類似，將覆好樹(shù)脂膜的砂吹入盒中加熱固化，這種方充型性好、生產(chǎn)率高、發(fā)氣量少，強(qiáng)度高不易吸濕，常用于復(fù)雜彎曲流道芯的生產(chǎn)。第二，冷芯盒制和二氧化硫法，這種方法對(duì)工裝沒(méi)有什么特殊要求，可用于木質(zhì)和塑料上，操作時(shí)間短，成本低，是一種高效率低能耗的工藝方法，具有相當(dāng)好的運(yùn)用前景。但其缺點(diǎn)是容易吸濕，存放之后要烘干，對(duì)原砂的質(zhì)量要求比較高，容易對(duì)尾氣處理設(shè)備造成腐蝕。第三，樹(shù)脂自硬砂芯是目前工廠使用的比較多的一種方法，大多用小型混砂機(jī)和手工，這種方法精度和強(qiáng)度都比較高，出砂性好，能夠滿足各種鑄造件的要求，但是芯盒利用率和生產(chǎn)率較低，不適合于生產(chǎn)要求高、規(guī)格多但批量又不大的芯子。

4.2 泵體等中大芯子的制作

目前在我國(guó)生產(chǎn)此類的芯子大多采用桐油砂芯法，雖然采用這種方法的成本和能耗都比較高，芯子精度也比較差，但是這種工藝的使用成熟，用成型板集中烘干具有較高的生產(chǎn)率，現(xiàn)在是作為一種生產(chǎn)老的液壓件產(chǎn)品過(guò)渡性工藝而存在。

5 結(jié)束語(yǔ)

液壓鑄造件在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)，日常生活，建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，其生產(chǎn)工藝的選用得當(dāng)與否不但關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率的高低、生產(chǎn)成本，也深深的影響著人們使用的安全性和舒適性。因此，我們應(yīng)該在充分了解鑄造件的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析生產(chǎn)工藝性質(zhì)特點(diǎn)，根據(jù)不同的性能要求慎重選用不同的工藝方法。

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