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电解铝阳极爪架铸造新工艺研究
作者:管理员    发布于:2015-12-30 13:42:39    文字:【】【】【

  进行了消失模铸工艺生产阳极爪架的试验,对工艺方案进行了选择优化。对试验中存在的问题提出了解决方法。

  消失模铸造;阳极爪架;铸造工艺1刖目阳极爪架为铝电解工业大宗消耗件,普通铸钢件平均使用10个周期左右后,其变形无法再用。在残极脱磷铁时要求爪头部位表面无凸凹、披缝、飞边、气孔、砂眼等缺陷。而采用潮模铸造工艺生产爪架效率低,工人劳动强度高,劳动环境恶劣,产品外观质量差。为达到闪光焊接对爪梁两侧及底面光洁平整度的要求,不得不增加加工工序,生产成本居高不下。

  消失模铸造(又名:实型铸造、气化模铸造)是20世纪80年代在世界兴起的一种无型腔铸造新工艺,它是将涂刷过涂料并经烘干的泡沫聚苯乙烯作为模型置于特制的砂箱中,并用无粘结剂的干砂通过微震方式紧实,在无砂芯、无粘结剂、无分型面,甚至无冒口的情况下,负压浇注,保压一段时间,获得合格铸件的新型铸造工艺。负压消失模铸造有着普通砂型铸造难以比拟的先进性和可靠性。笔者进行了该项技术替代传统的阳极爪架潮模工艺的试验研究。经过试生产证明,该工艺在提高产品质量的同时,既解决了阳极爪架的反变形预留问题,又大幅度提高生产效率。

  2试验需要解决的问题2.1表面质量和机械加工余量问题砂型铸造工艺示意图见,极爪爪头圆柱面要求光滑,不允许有皱皮、水波纹。潮模铸造工艺操作中存在制芯、造型、取模、合型等工序,无法根除冷圈,砂芯分界面的披缝,无冷隔、水波纹等缺陷。另外,在砂型铸造中,爪架横梁两侧面及底面加工余量较大,影响着加工周期及费用,如何降低甚至去除,亟待解决。

  2.2极爪爪头间距变化规律由于采用消失模铸造工艺和极爪结构的特殊性,其收缩率的测量极为重要,本试验为取得较准确的数据对阳极爪架韩豫刚(19*―)男,昆明工学院机械系铸造专业,大学本科,工程师。

  共选取16个测量尺寸点,其中特别是对b处尺寸的测量极为重要,因为它的收缩率是反变形量的取值和模具设计的依据。

  3消失模铸造工艺选择分析3.1冒口工艺方案选择方案二:冒口设置在4个爪头处(如)。

  方案三,冒口设置在平台处,去除冷铁,利用消失模的特性,对冒口高度进行调整,采用顶冒口满足补缩要求(如图以上3个冒口工艺方案中,方案一冷铁安放及回收操作上较困难。而方案二虽能保证铸件致密,但割除冒口及爪头底面加工费用将大大增加。且由于冒口为4个,工艺出品率较低,铸件成本上升。方案三通过调整冒口尺寸、浇注温度及速度等参数,可逐渐摸索出适宜的参数搭配。

  32浇口工艺方案选择方案一:内浇口在冒口及底面阶梯进水。方案二:内浇口在横梁处进水。方案三:内浇口在冒口根部进水。

  比较以上方案:方案一,冒口及底面阶梯设置,能获得较满意的铸件质量,但爪头底表面加工无法去除,甚至加工量还会增大。方案二,浇口在横梁处进水,虽然可以减少对型腔的冲刷,但由于浇口处于爪架单侧加工面上存在如下缺点:①增大气割及机械加工余量;②造成整个爪架收缩变形,严重影响平直度。在内浇口的设计上,其位置尽量选择在非重要加工面上连接面要小,以便去除。顶注式浇注系统充型速度快,有利于防止浇不到,产生冷隔缺陷,有利于定向凝固和补缩,可获得较高的工艺出品率。方案三,解决了上述方案中的问题,但两外侧爪头间处于自由状态,爪头间尺寸控制较难。综上所诉,选择工艺方案三相对较合理。

  选择方案三做试验,要考虑两个方面:第一,主要是补缩,在两外侧爪头中是否有缩孔;第二,由于爪头间处于自由状态,爪头间距尺寸控制较难。本试验通过大量数据归纳出冒口及浇口等工艺方案之间的关系,逐渐摸索出合适的参数搭配,解决了缩孔问题;爪头间距尺寸采用统计分析的方法求出实际铸件收缩率进行控制。

  4试验4.1试验的工艺流程阳极爪架负压消失模铸造工艺流程如所示。

  4.2模样制作爪架模样及浇注系统均采用聚苯乙烯泡沫塑料板材,人工切割、粘结制作,其密度0.015~0.025g/(m3. h上涂料样千燥注系统细装干砂浇注hi铸;冷铸件清砂1~*4测童尺寸选用水基涂料,为获得良好的涂刷性,可在搅拌状态下,浸涂并辅以刷涂。涂层厚度可根据铸件表面质量要求进行调整,一般涂敷3次,厚度控制在1~2mm,模样涂敷好后可在40~60*C下烘干,时间4~8h.要求:涂料涂挂性好,强度高,具有一定的透气性,配比为刚玉粉:膨润土:白乳胶:氧化铁粉:羧甲基纤维素:其他= 4.4供干烘干过程注意模型的合理放置和支撑,防止模型变形。

  干燥后的模型应放置在湿度较小的地方,防止吸潮。

  4.造型和浇注4.5.1造型现有原砂,经烘干后,填入砂箱,供试验用。试验分别选取了红砂、石英砂、红砂和石英砂混合砂等,在使用过程中,对铸件表面质量进行比较可知,在满足模样气化产生的气体既能通过砂粒之间的空隙被吸走,又能防止金属液渗透的前提下,选用耐火度高,砂粒较细的原砂,较有利于铸件表面质量的提高。分别对单件及双件进行试验。由于铸件总重300kg左右,造型时干砂吃砂量应大于150mm填充干砂过程中在爪头、横梁底部及冒口颈部均需震实。

  消失模浇注较难掌握,必须对准浇口杯,一次浇注成功,中途不得断流。当铸型内负压较低时,可能出现塌箱和胀箱及冲蚀现象但太高时又容易产生粘砂。一般应控制在5试验结果及分析采用消失模工艺生产的阳极爪架,外观质量较高,无夹砂、披缝等缺陷,在爪头圆柱面要求较高处,无传统砂型铸造的冷圈、砂芯、分界面及水波纹,大大提高了阳极残极脱环率克服了传统的砂型铸造生产爪架工序复杂,质量影响因素多,旧砂回用等问题。

  采用消失模工艺,笔者进行了大量的实验,逐渐摸索出各种状态下的变化规律累积数千个工艺参数。极爪反变形量可根据工艺参数的变化规律预先在模具上留出,即可获得满意结果。

  铸件的尺寸主要来自金属模具其形状准确、重复性好。在工艺参数选择合理的情况下,可得到较高的铸件表面质量,具备精密铸件的特点,可大大减少机械加工余量,有些原要加工但要求不太高的可不再加工,(下转第181页)2.5工作曲线的绘制用生铁、铸铁系列标准样品按试验方法进行试验,并绘制工作曲线。从曲线上可以看出,各曲线线性关系良好,方法完全可行(各元素工作曲线略)表1试验结果样品名称测量元素标准值测得值生铁铸铁痕量铸铁生铁铸铁痕量铸铁生铁铸铁痕量铸铁注明:本方法适合于生铁、灰铸铁、球墨铸铁、普通合金铸铁、耐热铸铁等铸铁中各元素的测定,对于高铬铸铁中硅、磷的分析也可应用。本制备液还可测定生铁、铸铁中Cu、Ni、Mg、稀土总量的测定,但测定Cr、Mo结果偏低。以上试验结果均见表1 3结论改进后的生铁、铸铁硅、磷、锰联合测定方法简单,容易操作,结果稳定,经我厂多年实际分析应用,结果满意。

脚注信息
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