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柴油发动机飞轮论文


一、现场问题描述及原因分析

1.1  现场工艺问题:浇注过程中由于涂料强度不足及浇注系统设计不合理,浇道被高温金属液冲破造成卷砂,使铸件表面产生砂眼气孔等缺陷造成报废。

1.2  原因分析:(1)组型涂刷涂料时直浇道、内浇道涂刷次数过少,涂料太薄导致强度不足;(2)组型粘连浇道时热熔胶使用过多造成粘接部位发气量过大,增加铸型整体排气难度;(3)模型烘干不彻底,模型簇存在死角部位,该部位烘干时涂料不易干透,影响强度。(4)浇注系统设计不合理 ,浇道之间的粘连部位截面积过大,模型簇铸件之间间距过小,造成模型簇内气压过大。(5)负压不足,排气不畅。 

二、解决方案

2.1   模型制作与组型

(1)所有模型簇涂刷涂料时一律涂刷三遍,各个部位涂料要刷匀避免涂料厚度差距过大,浇道粘连部位及死角部位可适当多刷,充分保证涂料干强度;(2)每次涂刷涂料后烘干时间控制在6-8小时,烘干房温度控制在50±3℃,埋箱时对模型簇做自检主要看其死角部位是否已完全烘干;(3)粘接模型时遵守热熔胶使用原则(在截面积外轮廓处涂抹),严格杜绝热熔胶使用过多现象;

2.2   浇注系统设计

(1)遵循能立勿卧的消失模浇注理念设计一种立浇-顶注方式的浇注系统,这种浇注系统优点为耗材少(浇道设计较短,金属液填充流程短减少金属液流动过程中温度缺失),模型制作与组型及涂料挂涂和埋箱造型简单方便而且浇冒口容易去除;缺点为飞轮件为圆盘状,立式浇注可能会对其平衡产生影响。

2)为了克服立浇可能带来的平衡偏差问题设计一种平浇方式的浇注系统,此种浇注系统耗材多,模型制作与组型困难,成本较高且浇冒口去除困难,但不影响铸件的平衡。

  

图1  立浇                       图1  平浇

2.3  浇注参数

1)材质:HT250

2)浇注温度:1350~1380℃

3)浇注时间:20~25s

4)负压度:-0.04~ -0.06mp

5)模样密度:18~20g/L

6)涂料厚度:1.5~1.8mm

三、浇注情况分析

 

(1)两种浇注系统浇注时均未出现异常情况,铸件抛丸后浇道粘砂不明显,铸件表面质量良好,浇注系统去除后断面处组织致密,表面未出现拉伤拉裂情况。

 

  

图3 立浇-顶注                       图4 立浇-顶注

  

图5 平浇-顶注                     图5 平浇-顶注

 


 

(2)浇注时个别铸件出现树脂砂浇口未固定好而上抬情况,从而造成卷砂。后续为防止浇口上抬将浇口放于塑料白模内,利用负压系统进行固定,取得较好效果。

图7 浇口处理

 

(3)因树脂砂浇口(圆形)和浇道(方形)不能完全无缝隙配合所以在浇注时浇道顶端涂料存在被冲破的风险,为了克服这种隐患特在直浇道顶端加一陶环做防护,浇注出来的效果很明显。

  

图8 有陶瓷环防护                                 图9无陶瓷环防护

 


  

四、平衡测试

共加工立浇件3个,分别做平衡测试,其中两个件各打一个孔,另一个件未打孔,测试效果很好。说明立浇-顶注方式浇出来的铸件可以满足平衡性能实验。由于多方原因未能统计平衡值数据,未能做一个定量分析。

  

图10 平衡测试                      图11平衡测试

 


 

五、结论

(1)柴油发动机飞轮属于厚大形状规则铸件,浇注时铁水温度不宜太高防止缩松。

(2)设计浇注系统时可以巧妙运用“横浇盖冒”原理来达到补缩的目的,顶注方式不用再设置冒口进行补缩。

(3)浇注系统粘接时确保粘接部位用热胶粘合,防止涂料进入造成夹渣。

(4)HT250材质的飞轮件属于壁厚大铸件,白模密度控制在20g/L内,涂料厚度不宜过厚应控制在2mm以内,负压度可适当提高至-0.06mp。

(5)消失模铸造看似简单但其实环环相扣,做工艺要将每一个环节做好,才能浇注出合格的铸件。

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