真空设备与铸造工艺

真空设备与铸造工艺

随着我国机械工业的发展, 特别是机电产品出口的增加, 传统的粘土砂铸造工艺已不能满足国内外对铸造质量的要求, 为此铸造行业不断地进行设备的创新和技术改造。新工艺方式在我国不断采用, 其中V 法造型,VRH 工艺造型、V 2EPC 工艺更是在我国的90 年代迅猛发展,而这三项工艺主要设备——真空设备机组经过不断的完善、发展已经完全适应中国的实际状况, 得到长足发展。

现就V 法、VRH、V 2EPC 工艺的原理及真空设备组成做如下探讨。

一、V 法造型

该工艺方法又称真空造型法, 减压或负压造型法, 全称真空密封造型法”

（一） 原理及工艺过程

(1) 将模型安装在中空的抽气箱上, 模型有许多小孔与中空箱相通, 通过抽气箱和小孔将

加热软化了的塑料膜吸附在模型上(图1)。

(2) 放置砂箱, 该砂箱为夹层结构, 并且内层开有密布的小孔, 上覆不能透过干砂的滤网。

或在单层砂箱内置抽空过滤管(图2)。该箱的底面与抽气箱上平面密封。

(3) 填充干砂, 并同时轻微振动, 使干砂充实在砂箱模型与各结构腔中。刮平放置浇口杯,

(4) 完成铸模:

通过夹层及内置的抽气管, 对铸模吸空, 对底部抽气箱放气, 通过大气压力, 由砂箱, 上覆薄膜, 下塑料膜的封闭, 使铸型硬化(图4)。铸模即已完成, 依此造出上型、下型和型芯。

(5) 脱箱

经适当的冷却时间后, 将砂箱内的压力恢复到常压状态, 随之砂型自行馈散, 铸件经一定时间保温取出, 完成工艺过程(图6)。

（二） 工艺中的真空设备

该工艺过程中从固定底箱后, 一直需有真空设备运行。一般砂箱, 砂型内部和浇注过程中

真空度一般应保持在-0. 053～ - 0. 08M Pa 之间。

1 分离器　2 真空泵　3 管路阀门　4  真空表　5  沉砂罐　6 阀门　7 分配器

 (1)真空泵: 因为工艺过程的需要真空度一般为- 0. 053～ - 0. 08M Pa 之间, 因而选用SK、SZ 系列水环式真空泵Z为合适, 在此真空度范围内有较大的抽速。抽气量一般与铸件形状, 大小, 上、下砂箱的密封有关, 目前还没有资料指出准确的配比关系, 从我们为用户制造的设备中, 可以依需用的密封边长度计算。从经验一般取单位长度(m ) 需用抽速为:S L = 2～ 3 (m 3öminöm )则总抽速(气量) 为:S = S L ×L = (2～ 3)L (m 3öm inöm )L 为全部密封长度　应该指出的是, 因为在造型和浇注过程中真空泵一直运转, 水的循环利用显得特别重要,要求节约用水, 又不能因水温升高影响抽气量,这方面需特殊设计, 在此不再说明。

(2)沉砂罐, 该设备主要作用有2 个, 第一是将粉状砂尘沉入罐中, 以防止进入真空泵造成磨损。第二是缓冲气流, 防止瞬间气流冲击真空泵, 造成真空泵负荷的急剧变化, 引起电机的损坏, 一般该设备做成特殊构造的水浴结构。可实现98% 以上过滤沉砂, 也有使用反吹布除尘器的, 但成本要大得多, 也需用另配高压压缩气体。

(3)分配器, 该设备将真空源分配到各个使用真空的工位, 同时该设备可将大部分通过滤

网进入管路中的砂尘吸收, 以减少沉砂罐的工作负荷。

(4)其他附属设备如振实台、烤膜器在此不再叙述。

V 法造型中的真空系统连续工作, 但气流的不稳定冲击性相对较弱, 选择的关键是系统部件能连续可靠工作。

二、VRH 工艺造型

该工艺方法的全称为真空置换硬化造型, 该工艺方法是在传统的CO 2 硬化造型基础上发展而来。由V acuum Rep lacem en t Harden ing 的字头拼写而成。

（一） 工艺

(1)带模型的底盘到造型工位后, 振实台的工作方面上升至底盘脱离辊道, 同时夹紧定位砂箱。

(2)由已混砂成定比例的砂头放砂或由混砂机直接往砂箱中倾置型砂, 并振实。

(3) 将整个砂箱及底盘由真空室(一般为加强的方形) 封闭起来, 抽真空, 至真空度达到-0. 098M Pa 以下, 然后充入CO 2 气体并且保持至反应完毕, 对真空室放大气, 真空箱上升, 砂型落入轮道, 至合箱工位。

（二）真空泵系统

VRH工艺真空泵系统相对比较简单, 但要求真空度要高, 一般为- 0. 098 以下, 以往资料也有要求为- 0. 099M Pa 以下的。

A:传统的办法一般为使用H 系列滑阀泵或X 系列单级旋片泵, 但在管路必须配置过滤器, 以防砂尘进入泵体, 但因该两种泵使用条件苛刻, 噪音大, 因而逐渐被2SK2P1 系列泵组代

替。

B:2SK2P1 系列泵组组成如图: 2SK 系列真空泵因为对粉尘不敏感, 适合于VRH 工艺, 但真空度一般达不到要求, 为此需配用一级喷射泵。

从2SK2P1 抽速曲线, 如图11 可以看出, 吸入压力在0. 1～ 0. 096M Pa 范围内, P1 将很大程度降低泵口抽速, 而图示改进方案可以兼具大抽速和高真空的要求, 首先工作时F1 打开,

F2关闭, 泵可按2SK 曲线1 变化, 当吸入压力低于0. 053M Pa 时关F1, 开F2, P1 工作抽速为曲线2。真空箱: 由砂型和砂箱大小确定, 一般为方形结构, 外置加强筋, 其升降由液压或气压系统拖动, 其底面与底模接合面密封状态和容积决定着真空泵的大小。抽气时间一般可按公式: