消失模铸造及实型铸造技术手册

前言 第1章概述1 1.1实型铸造及消失模铸造的发展概况1 1.1.1实型铸造的发展概况1 1.1.2消失模铸造的发展概况3 1.2消失模铸造成形原理5 1.2.1消失模铸造成形原理分析5 1.2.2消失模的热解特性6 1.2.3金属液在消失模铸造中的充填特性10 1.2.4铸件中非金属夹杂的形成14 1.2.5金属液充型速度及其影响因素15 1.2.6金属液充型过程的成形条件16 1.2.7金属液的凝固特性17 1.3消失模铸造及实型铸造的生产工艺流程17 1.3.1消失模铸造的生产工艺流程17 1.3.2实型铸造的生产工艺流程17 1.4消失模铸造及实型铸造的工艺技术特点19 1.4.1消失模铸造工艺技术特点19 1.4.2实型铸造工艺技术特点23 1.5消失模铸造及实型铸造用原辅材料24 1.5.1消失模铸造用原辅材料24 1.5.2实型铸造用原辅材料25 1.6消失模铸造及实型铸造的主要设备及工装25 1.6.1消失模铸造的主要设备及工装25 1.6.2实型铸造的主要设备及工装26 1.7消失模铸造及实型铸造的技术、经济分析26 1.7.1消失模铸造的技术、经济分析26 1.7.2实型铸造的技术、经济分析27 第2章泡沫塑料模样的制造及发泡成形设备28 2.1概述28 2.2模样原辅材料29 2.2.1可发性聚苯乙烯树脂珠粒29 2.2.2EPS模样材料的主要技术指标29 2.2.3可发性甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚树脂30 2.2.4共聚树脂STMMA主要技术指标30 2.3消失模铸造模样制造30 2.3.1预发泡30 2.3.2预发泡珠粒的熟化31 2.3.3模样的发泡成形方式32 2.3.4发泡成形模具34 2.3.5模样成形设备36 2.3.6模样的干燥与稳定化38 2.3.7模样的组装38 2.3.84万t/年灰铸铁变速器壳体铸件消失模模样制作布置44 2.3.9泡沫塑料模样的加工成形46 2.4泡沫塑料模样的质量检验48 2.5消失模模样CX系列自动成形机50 2.6提高消失模铸造模样成形及加工质量措施57 2.7德国泡沫模样铣削加工技术59 2.8消失模铸造STMMA模样61 2.9生产密度一致的消失模预发泡珠粒措施68 2.10利用泡沫塑料废料制作模样71 2.11典型消失模铸造模样与铸件75 第3章消失模模具的设计与制造80 3.1泡沫塑料模样的三维造型80 3.1.1对泡沫塑料模样的工艺审定80 3.1.2三维造型时脱模斜度的确定81 3.1.3消失模铸造加工余量的确定82 3.1.4计算机辅助设计在三维造型中的应用82 3.1.5模样的分片与黏结83 3.2模具设计85 3.2.1收缩率 85 3.2.2模具的模腔数量86 3.2.3模具充料口设计87 3.2.4分型面的设计89 3.2.5芯块和抽芯机构设计90 3.2.6成形模具的镶块设计91 3.2.7锻铝模具毛坯的三维构造92 3.2.8消失模铸造模具毛坯的三维设计93 3.2.9手动拆装模具的结构设计94 3.2.10机动开合模具设计95 3.3模具的加工制造和装配98 3.3.1模具材料的选择98 3.3.2模具模腔的加工98 3.3.3消失模模具的透气结构98 3.3.4消失模模具的装配99 3.4消失模模具的安装和调试99 3.4.1消失模模具在成形机上的安装99 3.4.2模具的密封101 3.4.3设备管道与模具接口设计101 3.4.4模具的调试101 3.5模具的维护保养102 3.5.1手工拆装模具的维护保养102 3.5.2普通机模的维护保养102 3.5.3自动机模的维护保养103 3.6重型货车变速器箱体消失模模具设计工艺103 3.7消失模模样制作工艺与控制106 3.8消失模铸造两个关键环节的技术控制108 第4章消失模铸造及实型铸造涂料114 4.1涂料的性能要求和组成114 4.1.1消失模铸造用涂料的性能要求和组成114 4.1.2实型铸造用涂料的性能要求和组成114 4.2主要原辅材料的性质114 4.2.1耐火粉料114 4.2.2载液122 4.2.3悬浮剂122 4.2.4黏结剂126 4.2.5助剂131 4.3消失模铸造及实型铸造涂料的配制133 4.3.1原材料的选择133 4.3.2配方的制定134 4.3.3涂料的制备工艺和设备137 4.4涂料的涂覆工艺及干燥139 4.4.1涂覆工艺139 4.4.2涂料的烘干141 4.5涂料的质量控制及缺陷防止141 4.5.1涂料的质量控制141 4.5.2涂料性能的检测方法141 4.5.3消失模铸造和实型铸造涂料缺陷防止措施144 4.6配制消失模铸造涂料生产的关键技术145 4.7消失模铸造涂料引起的铸件缺陷及防止149 4.8消失模铸造涂料常见技术问题详解151 4.9消失模铸造生产常见技术问题解决措施154 4.10常规的加热器室内加热烘干房及设计157 第5章消失模铸造及实型铸造造型材料和造型工艺160 5.1消失模铸造常用的干砂及性能要求160 5.1.1消失模铸造常用的干砂160 5.1.2消失模铸造干砂性能及要求164 5.1.3填砂紧实装箱技术及要求165 5.2消失模铸造振动紧实、真空抽气系统及旧砂回用系统166 5.2.1振动紧实166 5.2.2真空抽气系统169 5.2.3旧砂回用系统169 5.3有黏结剂的实型铸造材料171 5.4有黏结剂的实型铸造工艺176 5.4.1呋喃树脂自硬砂实型铸造造型工艺176 5.4.2自硬砂造型操作要点178 5.4.3水玻璃砂造型工艺184 第6章消失模铸造及实型铸造工艺188 6.1消失模铸造工艺188 6.1.1消失模铸造工艺流程188 6.1.2消失模铸造工艺方案的确定188 6.1.3消失模铸造工艺参数选择190 6.1.4消失模铸造的浇注系统191 6.1.5消失模铸造的冒口及保温发热冒口194 6.1.6消失模铸造的浇注工艺197 6.2实型铸造工艺198 6.2.1实型铸造工艺流程198 6.2.2实型铸造工艺方案的确定198 6.2.3实型铸造工艺设计198 6.2.4实型铸造的浇注工艺206 6.3消失模铸造及实型铸造的铸件成形工艺207 6.3.1消失模铸造的铸件成形工艺207 6.3.2实型铸造的铸件成形工艺208 6.4消失模铸造及实型铸造的典型工艺质量控制209 6.4.1消失模铸造铸件工艺质量控制要点209 6.4.2呋喃树脂砂实型铸造铸件工艺质量控制要点216 6.5消失模铸造和实型铸造的典型大件工艺实例219 第7章消失模铸造及实型铸造的设备与工艺装备225 7.1消失模铸造的振实台及负压砂箱、负压设备225 7.1.1消失模铸造振动紧实设备225 7.1.2消失模铸造蓝区加砂系统226 7.1.3消失模铸造负压砂箱227 7.1.4消失模铸造负压系统228 7.2消失模铸造砂处理及设备233 7.2.1砂处理系统的作用及砂处理系统的工艺流程233 7.2.2砂处理系统的设计原则234 7.2.3消失模铸造砂处理系统设计与经济分析234 7.2.4消失模铸造砂处理设备的关键237 7.2.5典型砂处理生产线238 7.2.6砂处理常用设备238 7.2.7消失模铸造设备的维护与保养248 7.3实型铸造(树脂砂)主要设备及工艺装备251 7.3.1大吨位、液压、升降超长臂、移动式连续混砂机251 7.3.2旧砂再生方法和设备253 7.4消失模铸造及实型铸造(树脂砂)铸件清理工艺与设备255 7.4.1铸件的清理方法255 7.4.2抛丸清理设备的发展现状256 7.4.3抛喷丸清理设备分类256 7.4.4清理设备的选择原则257 7.4.5各种清理设备的特点及适用范围258 7.4.6常用抛丸清理设备主要技术参数263 7.4.7磨料参数选择与优化设计266 7.5去除铸件的浇冒口267 7.5.1铸件浇冒口的去除267 7.5.2铸钢件浇冒口的去除267 7.6去除铸件的多余金属268 第8章铸铁及铸钢熔炼用中频感应炉269 8.1中频感应炉的工作原理及组成269 8.1.1中频感应炉的工作原理269 8.1.2中频感应炉的组成271 8.2如何选购铸造中频感应炉276 8.2.1中频电源负载主电路的两种主要形式276 8.2.2电源和炉体的配置方式277 8.2.3铸造企业用电条件277 8.2.4炉体容量、电源功率和频率的选择278 8.2.5价格和质量、技术及售后服务选择282 8.3感应炉成形炉衬的应用283 8.4提高中频感应炉炉龄287 8.4.1正确选择适合熔炼的优质炉衬材料288 8.4.2提高炉龄不可忽视的要素289 8.5中频感应炉的试炉及熔炼操作应注意的问题290 8.6中频感应炉的维护保养与安全操作及事故处理291 8.7中频感应炉起动时的6种故障分析及处理293 8.8中频感应炉运行中的14种故障处理294 8.9中频感应炉熔炼操作规程297 第9章铸造合金熔炼及质量控制299 9.1铸铁及铸铁件的成形过程299 9.1.1铸铁的分类及铸铁牌号的表示方法299 9.1.2铁-碳相图301 9.1.3铸铁的凝固与组织控制302 9.1.4球墨铸铁生产质量控制技术313 9.1.5蠕墨铸铁生产质量控制技术320 9.1.6高铬铸铁的种类、成分323 9.1.7耐热铸铁的化学成分、性能及使用特点326 9.2铸钢及其熔炼329 9.2.1铸钢的种类、性质及应用329 9.2.2铸钢的熔炼342 9.3铸造有色金属及其合金342 9.3.1铝及铝合金343 9.3.2铜及铜合金345 9.4铸铁及铸钢熔炼质量控制实例348 9.4.1高强度灰铸铁件的生产工艺348 9.4.2减少孕育铸铁收缩倾向的工艺措施349 9.4.3防止铸铁件白口的工艺措施350 9.4.4电炉熔炼铸铁的质量控制353 9.4.5高强度铸铁中频感应炉熔炼的炉前控制355 9.4.6球墨铸铁化学成分设计原则357 9.4.7球化剂的选用原则与常用球化工艺359 9.4.8孕育剂的选用及常用孕育工艺360 9.4.9球化处理后球化率检测技术362 9.4.10熔炼过程测温及取试样363 9.4.11电炉熔炼合成铸铁技术363 9.4.12蠕墨铸铁的电炉生产与质量控制369 9.4.13铸钢的感应炉熔炼技术373 9.4.14铸钢的感应炉熔炼工艺375 9.4.15铸钢件生产浇注温度及浇注速度的控制379 第10章消失模铸造及实型铸造的三废处理与防止措施382 10.1干砂粉尘除尘处理382 10.1.1旋风除尘器384 10.1.2袋式除尘器 388 10.1.3颗粒层除尘器 390 10.1.4湿式除尘器392 10.1.5静电除尘器393 10.2消失模铸造车间废气处理394 10.2.1消失模铸造尾气测定394 10.2.2尾气净化方法的选择395 10.2.3催化燃烧的原理396 10.2.4催化剂的选择396 10.2.5废气净化流程及设备396 10.3实型铸造生产浇注产生的烟尘分析与治理397 第11章消失模铸造生产线及车间设计401 11.1消失模铸造生产线及车间设计概述402 11.1.1制模工部402 11.1.2造型工部402 11.1.3熔化浇注工部403 11.1.4旧砂处理工部403 11.1.5蓝区清整工部403 11.1.6蓝区循环工部403 11.2消失模铸造生产线的基本类型403 11.2.1简易单机生产线404 11.2.2简易联机生产线404 11.2.3半机械化生产线406 11.2.4机械半自动生产线406 11.2.5开放式生产线407 11.2.6闭环式生产线408 11.3消失模铸造生产线的关键设备408 11.3.1制模工部设备408 11.3.2造型工部设备411 11.3.3熔化浇注工部设备412 11.3.4旧砂处理工部设备412 11.3.5循环工部423 11.3.6控制系统426 11.4消失模铸造生产线设计实例429 11.4.1沈阳中世机械电器设备有限公司年产5000t铁路配件的消失模铸造自动生产线429 11.4.2国外某企业年产20000t管件的消失模自动生产线433 11.5消失模铸造应用实例和车间实景437 11.5.1年产10000t耐磨、耐热铸件消失模铸造车间437 11.5.2年产5000t箱体铸铁件消失模铸造车间(单班)439 11.5.3全自动消失模铸造生产线441 11.5.4其他生产线实景图447 11.5.5消失模铸造自动化生产线的设计449 11.5.6陕西法士特汽车传动集团公司消失模铝合金壳体铸造生产线452 11.5.7年产3万t非标大件消失模生产线的设计与运行管理455 11.5.8消失模铸造步进式机械化生产线设计458 11.6消失模铸造生产线调试与技术改造462 11.6.1消失模铸造改变铸造业状况462 11.6.2消失模铸造法进行铸造车间技改的问题463 11.6.3小型消失模铸造必需设备及资金466 第12章消失模铸造及实型铸造工艺实例469 12.1消失模铸造发动机缸体469 12.2消失模铸造工艺无冒口生产发动机多种缸体471 12.3康明斯发动机缸体消失模铸造473 12.4消失模铸造低合金铸铁发动机缸体475 12.5装载机变速箱箱体消失模铸造技术478 12.6传动轴箱体消失模铸造工艺479 12.7大型中空箱体铸件的消失模铸造工艺483 12.8大型复杂箱体件的消失模铸造工艺484 12.9单中间轴类变速器壳体EPS模样缺陷分析及防止486 12.10双中间轴变速箱壳体消失模浇注系统形式分析及应用488 12.11变速器壳体消失模铸造质量控制491 12.12消失模铸件的夹渣缺陷分析及控制492 12.13明冒口在消失模铸造中的应用495 12.14柱塞泵体的消失模铸造496 12.15飞轮壳消失模铸造工艺498 12.16消失模铸造康明斯飞轮壳渣孔预防措施502 12.17薄壁类汽车离合器壳消失模铸造控制505 12.18叉车变矩器壳体的消失模铸造507 12.19消失模铸造的转炉炉口工艺509 12.20单缸轮消失模铸造512 12.21消失模铸造铁坩埚新工艺513 12.22电机壳体消失模铸造过程质量控制515 12.23铁牛懒卧艺术品消失模铸造519 12.24风电发电机端盖低温球墨铸铁件的消失模铸造521 12.25铸铁管件消失模铸造工艺及质量控制524 12.26消失模铸造生产球墨铸铁汽车轮毂528 12.27大口径球墨铸铁管件消失模铸造技术529 12.28消失模铸造球铁管件的生产控制532 12.29蠕墨铸铁气缸盖的消失模铸造工艺533 12.30消失模铸造高强度合金蠕墨铸铁勺头的应用536 12.31耐磨铸件的消失模铸造生产542 12.32消失模铸造双金属复合锤头544 12.33混凝土泵车臂架输送双金属复合弯管消失模铸造547 12.34ZG 310-570与镍铬钼钒钢·双液复合浇注高强高韧耐磨大型螺杆551 12.35原料磨衬板消失模铸造的浇注工艺设计552 12.36几个典型件的消失模铸造工艺553 12.37高锰钢筛板消失模铸造555 12.38高锰钢拦焦机侧板消失模铸造技术556 12.39美卓矿机衬板的消失模铸造558 12.40高锰钢衬板消失模铸造的浇注工艺设计560 12.41不锈钢薄壁件的消失模铸造工艺研究561 12.42低合金钢外缸套消失模铸造工艺与质量控制563 12.43电解铝阳极钢爪消失模铸造生产技术566 12.44铸钢冷却壁的消失模工艺生产570 12.45轮类铸钢件消失模铸造补缩系统的设计574 12.46低合金钢连接座消失模铸造工艺与质量控制575 12.47消失模整铸刮板输送机中部槽的质量控制578 12.48消失模铸造港口机械用低合金铸钢车轮580 12.49消失模铸造生产液压缸缸头铸钢件583 12.50碳钢轮毂消失模铸造585 12.51大型铸件消失模铸造工艺参数的选择587 12.52负压干砂在实型铸造大中型铸件工艺参数选择587 12.53负压干砂实型大中型铸件铸造工艺590 12.54负压干砂实型铸造20t大型铸件591 12.55机床铸件实型铸造工艺质量控制594 12.56大型特大型铸铁件实型铸造工艺597 12.57提高干砂负压实型铸造工艺水平和产能599 12.58实型铸造大中型机床铸件工艺600 12.59压力机机座的消失模铸造606 12.60消失模涂料及机床铸件实型铸造应用608 12.61采用实型铸造65t重型机床卧车箱体工艺611 12.62长15.3m重82.9t异形特大横梁的实型铸造614 12.63大型机床床身底座铸件的消失模铸造616 12.64实型消失模大型铸件箱内冷却和砂箱降温措施618 12.65实型铸造生产汽车覆盖件冲模的质量控制620 12.66铝合金消失模铸造623 12.67加压式铝合金消失模铸造关键技术625 12.68消失模铸造生产铝合金模具毛坯件技术628 第13章消失模铸造及实型铸造的质量管理630 13.1消失模铸造生产白区及蓝区工艺流程630 13.2消失模铸造生产系统的优化控制632 13.3消失模铸造的质量控制关键634 13.3.1模样的质量控制634 13.3.2涂料成分和质量控制636 13.3.3铸件的材料和化学成分控制636 13.3.4金属液的熔炼与浇注技术636 13.3.5负压636 13.3.6造型操作637 13.3.7铸件结构变化和铸造工艺的选择637 13.3.8铸造设备和工装的选择637 13.3.9质量管理和生产管理的影响637 13.3.10其他因素的影响637 13.3.11实型铸造的质量控制638 13.3.12模样检验638 13.3.13浇冒口黏结质量检验638 13.3.14消失模铸件的检验638 13.3.15实型铸件的检验638 13.4消失模铸造品质管理系统的优化控制639 13.5消失模铸造质量管理及容易忽视的工艺条件643 13.6消失模铸造生产过程影响铸件质量的原因647 13.7提高消失模铸件几何尺寸精度的方法649 13.8消失模铸造岗位操作规程652 13.9消失模铸造企业主要岗位职责654 13.10消失模铸造及实型铸造企业现场7S精益管理656 13.10.1优秀现场管理的标准和要求656 13.10.2现场管理的基本方法657 13.10.3生产现场的质量控制660 13.11消失模铸造及实型铸造企业的ISO 9001质量管理体系内部审核664 13.12消失模铸造及实型铸造企业实施TS/IATF16949质量管理体系认证的八大步法665 13.13消失模铸造及实型铸造企业质量检验管理666 第14章消失模铸造及实型铸造的缺陷分析与防止实例670 14.1常见的缺陷分析与防止670 14.1.1EPS模样常见的缺陷分析与防止670 14.1.2STMMA模样常见的缺陷分析与防止675 14.1.3消失模铸造特有的缺陷分析与防止676 14.1.4消失模铸造、实型铸造和砂型铸造类似的缺陷分析与防止678 14.2典型缺陷分析与防止实例684 14.2.1消失模铸造球墨铸铁管件缺陷分析与防止684 14.2.2采用耐火材料空心管克服白斑白点及夹砂缺陷685 14.2.3铸铁件铁液不当产生的缺陷与防止687 14.2.4铸铁件焦化炉炉门框消失模铸造或实型铸造变形与防止688 14.2.5呋喃树脂砂实型铸造球墨铸铁件表层球化衰退与防止689 14.2.6呋喃树脂砂实型铸造铸件产生气孔与防止690 14.2.7树脂砂实型铸造铸钢件热裂产生的原因与防止694 14.2.8消失模铸钢件气孔缺陷分析与防止695 14.2.9消失模铸造变形分析与解决方法697 14.2.10负压干砂实型(消失模)大中型铸件变形缺陷分析与对策700 14.2.11大中型平板铸件实型铸造内部积渣、积炭产生机理及防止措施701 14.2.12消失模铸造的夹(砂)渣缺陷分析与防止703 14.2.13消失模铸造轴瓦铁套铸铁件夹杂类缺陷分析与防止705 14.2.14消失模铸铁件显微夹渣分析与防止707 14.2.15消失模铸铁件黏砂的分析及防止708 14.2.16消失模铸造铝合金铸件常见铸造缺陷分析与防止709 附录711 附录AGB/T 26658—2011《消失模铸件质量评定方法》解读711 附录BJB/T 11844—2014《实型铸铁件表面质量评定方法》解读721 附录C消失模铸造设备仪器及材料、模具生产推荐企业名录723 参考文献726