Производственная линия для литья по газифицируемым моделям чугунных маховиков дизельных двигателей с подробной фактической записью обследования площадки и решения технологических проблем для обмена опытом и совместного развития области литья по газифицируемым моделям в Китае.
Описание проблем технологического процесса на площадке и анализ причин
1.1 Проблемы технологического процесса на площадке: из-за недостаточной прочности покрытия и нерациональной конструкции литниковой системы в процессе заливки литниковый канал разрушается под воздействием высокотемпературного металлического расплава, что приводит к осыпанию песка, появлению песчаных раковин и отверстий на поверхности отливки и браку.
Анализ причин: (1) При нанесении покрытия на прямой литниковый стояк и внутренний литник групповой модели покрытие наносится слишком мало раз, оно слишком тонкое и имеет недостаточную прочность; (2) при склеивании литников групповой модели используется слишком много термоклея, что приводит к чрезмерному выделению газа в месте склеивания и увеличивает сложность общего отвода газа из отливки; (3) модель высушена недостаточно, а в кластере моделей имеются тупиковые участки. Во время сушки покрытие в них трудно высушить, что снижает его прочность; (4) конструкция литниковой системы нерациональна, площадь поперечного сечения участка соединения литникового стояка слишком велика, а расстояние между отливками кластера моделей слишком мало, что приводит к чрезмерному давлению в кластере моделей; (5) степень разрежения недостаточна, отвод газа неудовлетворителен.
Решение
Изготовление моделей и формирование кластера:
(1) При нанесении покрытия все кластеры моделей следует покрывать в три слоя; каждый слой необходимо наносить равномерно, избегая слишком большой разницы толщины покрытия; на участки соединения литникового стояка и тупиковые участки можно наносить покрытие дополнительно, чтобы полностью обеспечить сухую прочность покрытия; (2) время сушки после каждого нанесения покрытия следует поддерживать в пределах 6-8 часов, температуру сушильной камеры — на уровне 50±3℃; перед засыпкой опоки вокруг кластера моделей необходимо провести самопроверку, главным образом убедившись, что тупиковые участки полностью высохли; (3) при склеивании модели следует соблюдать принцип использования термоклея (наносить его на внешний контур площади поперечного сечения) и строго предотвращать чрезмерное использование термоклея.
Проектирование литниковой системы:
(1) Следует рассмотреть вертикальную схему литья и конструкцию верхней литниковой системы. Преимущества литниковой системы заключаются в малом расходе материала (литниковая система короче, процесс заполнения металлическим расплавом короче, что уменьшает потери температуры расплава при его течении), а также в простоте изготовления модели, формирования кластера, нанесения покрытия, формовки в опоке и удаления литниковой прибыли после заливки; недостаток заключается в том, что маховик имеет дискообразную форму и вертикальное литьё может повлиять на его балансировку.
(2) Для устранения отклонения балансировки, вызванного вертикальным литьём, спроектирована литниковая система для горизонтального литья. Такая литниковая система требует большого расхода материалов, усложняет изготовление и формирование модели, имеет высокую стоимость, а прибыль трудно удалять, однако она не влияет на балансировку отливки.
Рис. 1. Вертикальное литьё. Рис. 2. Горизонтальное литьё
Параметры заливки
Материал：HT250
Температура заливки：1350~1380℃
Время заливки：20~25s
Степень разрежения：-0.04~ -0.06mp
Плотность модели：18~20g/L
Плотность модели：1.5~1.8mm
Анализ отливки
Рис. 3. Вертикальная заливка — верхняя подача. Рис. 4. Вертикальная заливка — верхняя подача
Рис. 5. Плоская заливка — верхняя подача. Рис. 6. Плоская заливка — верхняя подача
Во время заливки литниковый канал из смоляного песка некоторых отливок не был закреплён и поднялся вверх, что привело к осыпанию песка. Для предотвращения подъёма литникового стояка его поместили в пластиковую белую модель и зафиксировали системой разрежения, что дало хорошие результаты.
Рис. 7. Обработка литника
Поскольку литниковый канал из смоляного песка (круглый) и литниковый стояк (прямоугольный) не могут полностью соединяться без зазора, в процессе заливки возникает риск разрушения покрытия верхней части литникового стояка. Для устранения этой скрытой опасности в верхней части литникового стояка добавили керамическое кольцо для защиты; эффект после заливки оказался очень заметным.
Рис. 8. С защитой керамическим кольцом. Рис. 9. Без защиты керамическим кольцом
Испытание балансировки
Всего было обработано 3 отливки вертикального литья, для каждой из них проведено испытание балансировки. В двух отливках было просверлено отверстие, в третьей отверстие не сверлили; результаты испытаний были очень хорошими. Это показывает, что отливки, изготовленные методом вертикального литья с верхней подачей, могут соответствовать требованиям испытания балансировки. По различным причинам данные балансировки не были подсчитаны, и количественный анализ не проводился.
Испытание балансировки
Заключение
(1) Маховик дизельного двигателя относится к крупным отливкам правильной формы с большой толщиной. Температура расплава чугуна не должна быть слишком высокой, чтобы предотвратить усадку.
(2) При проектировании литниковой системы можно рационально использовать принцип «покрытие при заливке и подъём», чтобы обеспечить питание; при верхней подаче установка прибыли для питания не требуется.
(3) При склеивании литниковой системы необходимо обеспечить нанесение горячего клея на место соединения, чтобы предотвратить попадание покрытия в шлак.
(4) Детали маховика из HT250 относятся к отливкам с большой толщиной стенки; плотность белой модели следует поддерживать в пределах 20g/L, толщину покрытия не следует делать слишком большой — её необходимо поддерживать в пределах 2mm, а степень разрежения можно соответствующим образом увеличить до -0.06MP.
(5) EPC кажется простым, но фактически все его этапы взаимосвязаны. Только качественное выполнение каждого этапа процесса позволяет получать годные отливки.