抛丸器耐磨件的复合型壳熔模铸造工艺与设备研究

摘要

抛丸器是实现抛丸清理强化技术的关键部件，抛丸清理强化就是利用抛丸器的旋转抛出高速磨料的动能来实现清理及强化目的。在此过程中，抛丸器属于关键部件，其中的分丸轮和叶片，属于运动强摩擦磨损件，失效最为严重，特别是叶片在连续高速弹丸流的冲击下摩擦磨损，即便表面有一个气孔或砂眼等小的缺陷，材料也会从此处产生裂纹而迅速失效。这些抛丸器耐磨件以往多采用高铬铸铁普通粘土砂铸造，但由于粘土砂型腔发气量大，型砂的紧实度不够均匀，往往容易出现铸造缺陷，降低铸件的尺寸精度。因此，提高抛丸器耐磨件的表面质量、尺寸精度以及使用寿命成为抛丸清理从业者广泛关注的问题。
　　 针对这种情况，本文提出利用复合型壳熔模铸造的方法来制造抛丸器耐磨件，并对此复合型壳精密铸造工艺的特点及所用到的相关设备进行了系统的研究工作。从抛丸器耐磨件高铬铸铁耐磨材料的选择，到熔模铸造复合工艺的蜡料处理、压制蜡模、浇口模制作、蜡模修整、蜡模组焊、而层犁壳制作、背层型壳制作、脱蜡、焙烧、熔炼、浇注、落件清理、热处理的各工艺参数，以及各种相关设备的使用情况和在实际生产中应注意的问题。
　　 本文复合型壳即硅溶胶一水玻璃的复合型壳，其表而层与过渡层采用硅溶胶粘结剂制壳工艺，背层采用水玻璃制壳工艺。耐火材料面层采用石英粉，背层采用莫来石。石英砂、石英粉保证型壳具有高质量的型腔表面，背层的莫来石砂保证型壳具有足够的高温强度和较好的热膨胀性与热稳定性。试验证明此复合型壳精铸工艺相比全硅溶胶制壳工艺，其制造成本降低、制壳周期缩短、并且质量标准等同，广泛适用于抛丸器高铬铸铁分丸轮、叶片、定向套等耐磨件的批量生产。
　　 在抛丸器耐磨件的熔模精铸生产中，一些主要设备如单工位全自动注蜡机、硅溶胶轻型悬链输送干燥生产线、水玻璃干燥生产线以及淋砂机、蒸汽脱蜡釜的运用提高了抛丸器耐磨件的生产效率，本文也对其部分设备进行了改进与优化设计，以期在提高耐磨件质量的同时，继续降低生产成本。使用该复合型壳工艺的抛丸器高铬铸铁耐磨件已在山东开泰抛丸机械有限公司精铸车间投入生产，其成品无裂纹、表面光洁、硬度达标、质量合格，符合使用要求。生产实践表明，采用该复合型壳精铸工艺制造抛丸器高铬铸铁耐磨件，可以改变金属液的浇注位置和充填方式，进而改变液态金属的凝固顺序，改善铸件组织形态，减少缺陷，提高耐磨件的抗摩擦磨损性能。熔模精铸抛丸器高铬铸铁耐磨件的使用寿命已从普通铸件的150～230h提高到600h左右。

目录

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摘要

第一章 绪论

1.1 抛丸清理技术

1.2 抛丸器简介

1.2.1 抛丸器的基本结构及工作原理

1.2.2 抛丸器耐磨件

1.3 熔模铸造技术简介

1.3.1 熔模铸造

1.3.2 复合工艺

1.3.3 熔模铸造用相关设备

1.3.4 复合型壳的研究概况

1.4 本课题的研究目的及内容

1.4.1 研究目的及意义

1.4.2 研究内容

第二章 试验方案设计与研究方法

2.1 试验原料及设备

2.1.1 试验主要原料

2.1.2 试验设备简介

2.2 试验工艺流程

第三章 硅溶胶—水玻璃复合工艺分析

3.1 熔模制作

3.1.1 模料概况

3.1.2 对模料的基本要求

3.1.3 石蜡—硬脂酸模料

3.1.4 蜡膏制备

3.1.5 蜡模制作

3.1.6 熔模常见缺陷及预防

3.2 熔模铸造型壳概述

3.2.1 型壳组成及性能

3.2.2 制壳原材料

3.3 硅溶胶—水玻璃复合型壳

3.3.1 硅溶胶型壳

3.3.2 水玻璃型壳

3.3.3 水玻璃—硅溶胶复合型壳

3.4 本章小结

第四章 熔模精铸抛丸器耐磨件的工艺分析

4.1 蜡料处理

4.1.1 蜡膏制备

4.1.2 蜡料的回收及再生

4.2 压制蜡模

4.3 浇口模制作

4.4 蜡模修整

4.5 焊蜡模组

4.6 面层硅溶胶型壳制作

4.7 背层水玻璃型壳制作

4.8 脱蜡

4.9 焙烧与浇注

4.10 后处理

4.10.1 抛丸器耐磨件的清理、修补及精整

4.10.2 抛丸器耐磨铸件的热处理

4.11 本章小结

第五章 部分熔模精铸设备的改进设计

5.1 单工位后注低温射蜡机的改进优化

5.2 干燥线设计制造

5.3 高压蒸汽脱蜡釜

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录