机械工程学会-铸造工艺设计赛

王振玲,张冬冬,于玉城,范兴平,孙青竹,陈今良

目录

  • 1 铸造工艺设计赛(A类)简介
    • 1.1 铸造工艺设计赛简介
    • 1.2 历年获奖证书
    • 1.3 16届大赛突破-进入决赛荣光
    • 1.4 铸造工艺赛参加流程?
    • 1.5 指导教师有哪些?
    • 1.6 参赛文件
    • 1.7 参赛团队必备专业知识及工具书
    • 1.8 参赛作品核心要素
    • 1.9 怎样做才能获奖?
  • 2 铸造工艺设计相关慕课视频
    • 2.1 慕课视频链接
    • 2.2 铸造工艺设计赛网站
    • 2.3 第15届铸造工艺设计赛宣讲
    • 2.4 什么是铸造?
      • 2.4.1 砂型铸造造型方法有哪些?
  • 3 铸造工艺大赛内容指导
    • 3.1 第一步 识图、画图
    • 3.2 零件特点与工作环境分析
      • 3.2.1 零件结构特点分析(工艺性审查)
    • 3.3 浇注时间
    • 3.4 造型材料与造型方法
      • 3.4.1 砂型铸造铸造方法-视频学习
    • 3.5 铸造工艺方案选择
      • 3.5.1 铸造工艺设计视频
    • 3.6 铸造工艺参数选择
      • 3.6.1 机加余量
      • 3.6.2 尺寸公差
      • 3.6.3 收缩率
    • 3.7 砂芯设计
    • 3.8 浇注系统
      • 3.8.1 浇注系统类型
      • 3.8.2 直浇道
      • 3.8.3 横浇道
      • 3.8.4 内浇道
    • 3.9 合金熔炼
    • 3.10 铸造后处理技术
      • 3.10.1 无损检测
      • 3.10.2 新建课程目录
    • 3.11 数值模拟
    • 3.12 工装设计
      • 3.12.1 砂箱
    • 3.13 工艺图工艺卡
  • 4 我校参赛作品
    • 4.1 16届铸造大赛优秀作品
  • 5 第十三届大赛现场答辩视频-感谢余彬彬同学辛苦付出,完成视频合成
    • 5.1 华中科技大学-前轴承座上半
    • 5.2 沈阳工业大学-轴承箱
    • 5.3 3.314届大赛视频
    • 5.4 15届决赛视频
      • 5.4.1 球铁一等奖-武汉理工陈
      • 5.4.2 江西理工-球铁一等奖
      • 5.4.3 太原理工-球铁一等奖
      • 5.4.4 球铁-缸头件一等奖-研究生组
      • 5.4.5 球铁缸头-一等奖-北京科技大学
      • 5.4.6 球铁-缸头-一等奖-扬州大学
      • 5.4.7 灰铁件一等奖-昆明理工
      • 5.4.8 灰铁床头箱-合肥工大二等奖
      • 5.4.9 灰铁件-二等奖-东北大学
      • 5.4.10 灰铁件-二等奖-盐城工学院
      • 5.4.11 灰铁件-一等奖-江苏大学
      • 5.4.12 铸钢件-二等奖-武汉理工
    • 5.5 16届铸造大赛
      • 5.5.1 铝合金件哈工大一等奖
      • 5.5.2 攀枝花学院二等奖铝合金件
  • 6 现场答题
    • 6.1 答题训练
造型材料与造型方法

大赛专家点评:

铸铁件:一般用树脂砂,覆膜砂,如铸件壁厚差大,易产生裂纹,可选择酚醛树脂砂。

灰铁件:呋喃树脂砂,醇基石墨粉涂料。

孕育剂:硅铁合金,增硅;硅钙合金,效果好,但有效时间短,适合小零件,大件容易失效。

HT300件,需要合金化,否则达不到强度要求,主要合金化元素,Cr,Cu。


水基涂料,必须烘干。

铸钢件造型材料的选用

近几年发展较快的自硬砂主要有酸固化呋喃树脂自硬砂、酯硬化碱性酚醛自硬砂、酚尿烷树脂自硬砂和酯硬化改性水玻璃自硬砂。其中酸固化呋喃树脂自硬砂和酚尿烷树脂自硬砂树脂中含氮,生产铸钢件易产生气,而酯硬化碱性酚醛自硬砂树脂强度低且型、芯砂导热性较差,铸件冷却时间长。酯硬化改性水玻璃自硬砂不含碳、硫、磷和氮等元素,能有效防止这些元素引起的铸件龟裂、热裂、渗碳、渗流和气孔等缺陷并且型、芯砂受热具有较大的高温退让性和较缓慢的急热膨胀量。相比之下酯硬化改性水玻璃自硬砂优于其他三种,所以铸型材料选择酯硬化改性水玻璃自硬砂,其型砂,芯砂的成分如表2.1所示。

表2.1型砂,芯砂成分

                             

 

类别

 
 

新砂/%

 
 

旧砂/%

 
 

改性水玻璃/%

 
 

酯类固化剂(占水玻璃)/%

 
 

芯砂

 
 

40~45

 
 

55~60

 
 

2~2.7

 
 

10~15

 
 

型砂

 
 

20~30

 
 

70~80

 
 

2.7~3.5

 
 

10~15

 

铸钢件涂料的选择

涂料的作用是防止粘砂、隔热保温和改善铸件表面质量。本铸件的材质为铸钢,采用的造型材料为酯硬化碱性酚醛自硬砂,涂料为醇基白刚玉/锆英粉复合涂料。

查阅文献[2]可知:325目锆英粉与200目白刚玉粉配比在20∶80时制备的涂料波美度适中,24h悬浮性好,涂层强度高,发气量低,高温抗爆裂性能好,具有较好的物化性能。涂料配方和涂料性能如表2.3和表2.4所示。

表2.2涂料配方ω(%)

                               

 

1

 
 

松香

 
 

95%乙醇

 
 

锂基膨润土

 
 

增稠剂

 
 

流平剂

 
 

助燃剂

 
 

防沉剂

 
 

63.9

 
 

1.8

 
 

22.4

 
 

2.0

 
 

2.2

 
 

1.2

 
 

6.0

 
 

0.5

 

表2.3涂料性能

                       

 

密度/g·cm-3

 
 

波美度/°Bé

 
 

24h悬浮性(%)

 
 

涂层强度/g

 
 

发气量/mL•g-1

 
 

高温抗爆裂性

 
 

1.927

 
 

110

 
 

98.0

 
 

0.12

 
 

14.6

 
 

1级

 





造型方法:手工造型(大型铸件)、机器造型(结构简单,中小型件)。

造型材料:



砂型型腔内表面刷涂料目的:防止粘砂,提高铸件表面光洁度。

一、黏土砂

粘土砂型可分为湿型、干砂型和表面烘干砂型。三者之间的主要差别在于:湿型是造好的砂型不经烘干,直接浇入高温金属液体;干砂型是在合箱和浇注前将整个砂型送入窑中烘干;表面烘干砂型只在浇注前对型腔表层用适当方法烘干一定深度(一般5~10mm,大件20mm以上)。 

目前,湿型砂是使用最广泛的、最方便的造型方法,大约占所有砂型使用量的60~70%,但是这种方法还不适合很大或很厚实的铸件。可铸钢(中小件),也可铸铁,有色合金等。

缺点:操作不当,易产生一些铸造缺陷:夹砂结疤,鼠尾,砂眼,胀砂,粘砂等。

粘土湿型的配方为:原砂(或旧砂)100,粘土(膨润土)1~5%,煤粉~8%,水~6%,以及其它附加物。

二、水玻璃砂

用于中小铸钢件。

对厚大铸钢件或高合金钢铸件, 由于钢水对砂型(芯)的热作用强烈, 使得水玻璃砂严重烧结,型(芯)表面孔多, 钢水浸入孔隙中, 产生严重的粘砂。   

 为了防止粘砂, 可在型(芯)表面刷涂料(最好是醇基涂料); 一般铸铁件也可在水玻璃砂中加入适量的煤粉;厚大铸钢件则需要使用铬铁矿砂、锆砂等配制面砂并刷涂料。