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介绍大型机床铸件在浇注过程中的情况和应用

2022-01-27 20:25:56

[一]、介绍大型机床铸件在浇注过程中的情况
(1)大型机床铸件的浇注温度一般控制在1350-1380之间比普通砂型的温度稍高。一方面为了防止由于铸造膜燃烧时产生的气体使铸件产生气孔或小孔。另一方面可以防止皮下气孔生成,不要认为V法铸型金属液流动阻力小,冷凝得慢,浇注温度稍低一些,本人以为这是错误的,只有浇注温度提升了,铸造膜的浇失速度提升,气孔相应减少还可以缩短浇注时间,使金属液尽快充满型腔防止出现塌箱现象。
(2)在浇注过程中,并非型腔内所有的铸造膜立即消失,只有金属液直接接触的区域以及毗邻的区域才能消失。为使砂型强度在铸造膜气孔消失短时间内金属液到达维持密封作用,应尽可能缩短浇注时间并且不断流。为了加快浇注速度,可增大内浇道设置。具体加大多少,要看铸件体积、大小、壁厚、重量来做决定。由此可见,平稳而快的浇注速度是铸件质量的确定。
大型机床铸件在床身的精加工过程中,机床由于长期切削导致主轴发热产生热变形,对较终的加工精度会造成影响。对于大型机床来说,由热变形引起的加工误差约占40~70%,由于热变形只能改进而不能去除,对于机床确定的情况下,一般只能通过控制机床的切削条件来达到稳定机床温度的目的,从而避免温度改变对加工精度的影响。机床是装备制造业中的主要产品,也是各行业普遍采用的加上设备。随着汽车、航空航天、以及制造业的整体发展,对机床产品的要求也越来越高,高精数控机床产品成为机床行业的主流,数控机床产品技术水平高。近几年,国内的数控机床自主研讨能力也不断提升,技术水平获得阶段性突破,与同行业的差距逐渐缩小。由于机床的结构件和许多主要部件都是以铸件为坯料的,因此机床铸件的好坏,对机床的质量、寿命、精度保持性都有重要的影响。
[二]、床身铸件的应用与温度分布不均匀的原因
床身铸件先采用砂型铸造,主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。当湿型不能达到要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤,而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。铸造方法应和生产批量相适应,低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法,因设备和模具的价格昂贵,所以只适合批量生产,床身铸件可以单件铸造也可批量生产。
床身铸件多为床身使用,它的结构简单,工艺性能好,便于导轨面的加工。水平床身配上水平放置的刀架可提高刀架的运动精度,一般可用于大型数控车床或小型数控车床的布局。但是水平床身由于下部空间小,故排屑困难。从结构尺寸上看,刀架水平放置使得滑板横向尺寸较长,从而加大了机床宽度方向的结构尺寸。
床身铸件温度分布不均匀的原因:
1、床身铸件温度分布不均匀,上箱凝固比下箱快,床身导轨及节点处容易产生热应力、相变应力、组织应力,铸件上出现缩松缺陷也易引起收缩应力。
2、盲孔法测量的残余应力结果与数值模拟基本相符,灰铸铁件的残余应力比球墨铸铁件大,较低的打箱温度有利于减小残余应力,而粗加工容易增大残余应力。
3、床身横导轨有较大的残余应力:拉应力160~180MPa,压应力-70~-180MPa;竖导轨的残余应力相对较小:拉应力14~26MPa,压应力-27~52MPa;床身在长度方向变形量较大,在宽度和高度方向的变形量较小,没有发生挠曲变形。
4、水平阻流设计充型不平稳、有紊流倾向、容易卷气、不利于排渣,可采用去除阻流片设计优化浇注系统。
床身铸件要一边挖一边进行清砂的工作,清砂形式有人工清砂及抛丸清砂。人工清砂费用不算高,有些局部处理的不是很干净。而抛丸清砂则相反,费用高,检验平板表面清理的尤其干净。对研磨出来的黑点要区分对待。对于浓黑点刮削的刀迹大小应同按粗、细、精3个阶段规定大小刮削,其刀迹方向应同方向排列,逐步刮削到黑点全数刮完。
床身铸件的出气孔是排除型腔、砂芯以及金属液析出的各种气体,减小充型时型腔内的气体压力,改进金属液的充型能力,便于观察型腔内金属液的上升状态,排出浮渣等作用,可以说出气孔的设计是否成功,直接影响到大型铸件浇铸的成品率。按是否与大气相通可以分为明出气孔和暗出气孔。出气孔设置的原则,不应设在床身铸件的热节处和厚壁处,为防止沙粒通过出气孔落入型腔,尽量采用引出式出气孔,防止金属液钻入出气孔,阻碍排气,导致铸件气孔缺陷。
床身铸件补材与母体的应用:
1、补材与母体为冶金结合,不会产生脱落焊补质量符合铸件产品的质检标准,是值得普遍推广的一种技术。
2、速度和精度是大型床身铸件的两个重要指标,它直接关系到加工速率和产品质量。目前,数控系统采用位数、频率高的处理器,以提高系统的基本运算速度。
3、采用大规模的集成电路和多微处理器结构,以提高系统的数据处理能力,即提高插补运算的速度和精度。
4、并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式,其高速度和动态响应特性相当。采用前馈控制技术,使追踪滞后误差减小,从而改进拐角切削的加工精度。