V法铸造工艺专题培训课件.ppt

V V法铸造工艺法铸造工艺1、V法铸造概况u V法造型是一种真空密封造型铸造工艺，也叫做真空密封造型法，简称真空造型法或V法（Vacuummolding），又称减压或负压造型法。u 它是采用无粘结剂的干砂作造型材料,利用塑料薄膜密封一种特制的砂箱,并依靠真空泵抽出型内空气,造成铸型内外压力差,使干砂紧实,以形成所需型腔进行金属液浇注,而获得铸件的一种特种铸造方法。u V法造型工艺起源于日本，最早是1971年日本长野县工业试验场开发的，之后在世界范围内得到迅速的发展。中国是在20世纪80年代初引进这项技术，其后在中国得到广泛的发展。u 近年来该铸造方法对生产厚大灰铸铁件成为了一项重要的铸造工艺。并且因其所需投资少，效率高，铸件表面质量好而迅速取代了部分粘土砂造型工艺。同时由于其在经济效益方面的优越性在一定范围内取代了树脂砂、水玻璃砂的生产。u 随着科技工作者对该方法的深入研究，已开发出利用V法造型生产铸钢件、球墨铸铁件、铝合金制品等铸造产品。V法造型工艺是由日本长野县工业实验所和秋田株式会社20世纪60年代末70年代初发明并研制成功的一种特种铸造方法，70年代初V 法造型工艺传入欧洲，美国、俄罗斯、德国、法国等国家，自V法造型工艺投入使用以来世界上有十几个国家和地区的约300条生产线在使用，生产设备逐步向大型化和超大型化方向发展，铸件材质有铸钢、铸铁和有色金属，铸件壁厚一般从3340 mm。应用该工艺最多的是日本。1977年，新东工业株式会社与前田铁工所联合开发的砂箱尺寸为2300mm1500mm320320mm的转台4工位铁锅片V法生产线的生产率为10箱h；目前在日约有200余条生产装置在使用。日本新东公司已向世界各国先后出售近200台套V法造型生产线设备，砂箱尺寸可达7000mm4000mm1100800mm，生产率达1517箱h。前苏联从1975年开始研制V法造型装置，最初制造几套BHI-I000型V法造型装置并成功应用于生产，在此基础上又开发了BHI-1600型、2000型、20001600型和1200100-4型单工位、穿梭式和4工位的V法造型装置，生产率415箱h，在维克萨破碎设备厂、奥尔斯克建筑机械厂、安集延机械制造厂和重型机电制造厂等都安装有V法造型生产线。美国和德国各有几十家工厂采用V法造型生产工艺，德国PASSAVNT水处理厂也安装有V法造型生产线，生产阀类铸件等都取得了很好的效果。由于V法造型工艺的铁液流动性比较好,很适合铸造薄壁件1974年8月建成广岛长州浴盆厂的V法生产线，取代了原来的湿型造型工艺。80年代北京化工设备厂也从新东工业株式会社进口成套的高自动化的浴盆铸造生产线。叉车平衡配重块生产叉车等设备需要大量的平衡配重块，用V法铸造配重块表面光洁，节省清砂和喷漆的时间，而且重量偏差很小，虽然它厚达350mm，重可达1600kg，但也适合于V法造型，迄今已有10多条线在运转。合肥叉车厂也用这种方法生产配重块并出口日本 日本新东工业株式会社开发情况1978年10月开发当时属超大型V法造型设备用来铸造钢琴弦排，砂箱内尺寸为3000mm1650mm，并且各道工序自动完成，是第一条全自动V法生产线。同年也对前述的浴盆生产线进行改造，实现了全自动化。1980年2月,又开发了小型化低成本的V法VJP通用造型线，其设备的高度、操作方式均适用于老车间的改造，砂箱尺寸固定为1300mm1300mm310/310mm，价格相对较低，至1991年在日本就交付了17台这种造型设备。铸铝和铸钢的应用用V法铸造铝合金的工艺美术型的门框、栏杆也得到了发展。这在V法开发初期就研制过，1991年已交付11条这种生产线，最大砂箱尺寸为：4900mm2200mm200/300mm。当然由于铝合金的浇注温度较低，塑料薄膜燃烧后的残余物与砂子粘在一起，会影响填充干砂的密度，影响铸件的质量，仍是一个待研究解决的问题。V法也可用于铸钢件。铸钢件的冒口较多，可充分发挥通气孔的作用，较好地维持型腔与大气之间的压差，对铸件成型有利。目前已有用于铁路上拨叉和大型球阀的生产。其砂箱尺寸分别为6700mm780mm300/300mm，2000mm2000mm1100/500mm。山海关桥梁厂也在用V法生产铁路拨叉。发展大型、超大型V法设备是一种趋势 采用V法造型解决特大型铸件的造型比用其它诸如振动、压实等方法要容易得多。特大型铸件虽然可以用抛砂机、树脂砂等办法来造型，但尺寸精度难与V法相比。新东工业株式会社1985年3月开发了砂箱尺寸为3800mm1400mm600/400mm的管件V法造型线；1990年3月建成新型的浴盆生产线，砂箱尺寸为2200mm1300mm725/355mm，生产率15型/h，铸件重量6000kg；1989年6月开发了砂箱尺寸为7000mm4000mm1000/800、机重达65t的V法造型机，用来生产铸铝船艇壳体。V法造型不但可以生产大型、形状相对简单的铸件，同时也能生产带有砂芯、形状比较复杂的铸件。日本已在对机床铸件、汽车铸件的V法造型工艺进行研究。德国HWS公司德国HWS公司是新东集团国际成员，从1976年至今已生产46条V法造型线，部分V法造型线情况见表1。造型线型式砂箱尺寸（mm）生产率(型/小时)生产日期铸件铸件材质购买国家种类8工位转盘式20001250750/200481981浴缸铸铁20002000500/90031998破碎机零件铸钢瑞典20002000900/90024002400500/90014501450300/75052000破碎机零件铸钢8工位转盘式20001250750/200452003浴缸铸铁8工位转盘式20001250750/200452003/浴缸铸铁俄罗斯20044工位转盘式30001800500/500202004火车摇枕、侧架铸钢俄罗斯30001800500/500202004火车摇枕、侧架铸钢4工位转盘式30001800500/500202004火车摇枕、侧架铸钢乌克兰上箱和下箱2个模型循环30001800500/500202004/火车摇枕、侧架铸钢中国天瑞集团35002500500/750/200530001900450/5502005V 法造型在国内的发展与应用1985年北京化工设备厂采用进口砂箱尺寸为2200mm1300mm600280mm，生产率15箱h的V法造型设备生产浴盆。80年代中期沈阳铸造厂及沈阳重机厂都分别从日本新东和英国进口生产率为312箱h的V法造型线，生产耐磨件和烧结炉条铸件。上海铁锅厂进口日本新东公司V法造型生产线生产浴缸。安徽蚌埠锅厂采用国产V法造型线生产浴缸，砂箱尺寸为1300mm1300mm。1986年山海关桥梁厂，从日本新东公司进口砂箱尺寸为7100mm800mm310310mm的V法造型生产线生产铁道道岔，年产万吨道岔铸件。1992年安徽安东铸造有限公司进口日本新东公司V法造型线生产叉车平衡重。1997年广西某铸造公司采用国产砂箱尺寸为1200mm1000mm250250mm的V法造型线生产球磨机耐磨铸件。2000年厦门某铸造厂采用国产砂箱尺寸1650mm1500mm500500mmmV法工艺生产叉车平衡重。1999年山西华翔集团公司引进日本新东公司V法造型线生产出口平衡重铸件，年产量达3万吨。山东沧州机床制造有限公司2003年采用V法工艺，生产出2700mm1024mm的3种型号的挖掘机配重铸件。山东鲁星搪瓷厂采用国产V法造型生产线，砂箱尺寸2000mm1700mm。北京叉车总厂采用V法造型线生产叉车平衡重；常州林业机厂、北京菲美特机械厂、潞安矿务局王庄煤矿、山东凯山工程机械厂等等都在采用V法造线生产装置生产各种铸件，取得了较好的经济和社会效益。安徽合肥铸锻厂拥有三条国际先进水平的V法铸造生产线，可年产铸件30000吨，主要生产叉车平衡重，曾获亚太经济博览会金奖、97年获第四届国际铸造工业展览会金奖，产品远销日本、韩国及欧洲市场 山西北绿树铸造有限公司采用V法技术生产叉车及工程机械配重铸件，具有尺寸精度高，表面光洁等特点，单重可达10吨。山东泰山前田锅炉有限公司是中国第一家生产燃油燃气铸铁锅炉的厂家，采用V法生产铸铁锅炉铸铁锅片，铸件的形状虽然简单，但是带有砂芯，工艺上比较复杂，是V法生产复杂件的一个典型。其V法造型生产线是根据日本前田铁工所V法铸造（真空铸造）生产线及工艺设备设计、制造而成。该生产线包括四工位造型机、8个下芯合箱工位、3个浇注工位、一次缓冷工位、开箱落砂机、二次缓冷工位等设备，全部液压推动。该V法造型生产线工艺先进、装备精良、自动化程度高，可实现手动、联动等功能，在国内具有领先水平。生产出的锅片、铸件具有尺寸精度高，表面光洁度好等特点。砂箱内尺寸：23001500320/320mm，生产率10整形/小时、可年产各类铸件6000吨。河南天瑞天瑞集团投资新建一条年产10万吨目前国内先进的V法造型工艺大型铸钢件生产线，主要用于火车摇枕、侧架等铁路铸钢件的铸造整条造型线由德国HWS公司总设计。上箱造型及下箱造型主机、主电控箱、液压站均由德国HWS公司提供，双星铸造机械公司负责造型线其它配套设备制作及整线的安装调试工作，负责160 th砂处理的设计、制作及安装调试工作。整套设备由下箱造型圈、上箱造型圈、下芯线、浇注线、冷却线、落砂线、推送缓冲装置、转运车、砂箱转运装置、翻箱装置、清扫装置、安全护栏、真空连接装置、砂处理、辅助的液压、电控、气动等部分组成，整套设备布置在长180m，宽48m的双跨车间内。主要技术参数：砂箱尺寸：侧架 3000mm1900mm450450mm摇枕 3000mm1900mm350550mm生产率：20整型h，2件型石英砂：SiO2含量至少98砂子中间粒度：AFS 100（HWS标准）最大砂温：40砂循环量：160 th空气消耗：231 Nm3h真空泵水消耗：87.4 m3h真空泵水加入量：4.37 m3h挖掘机配重石油机械铸件3、工艺适用范围可适用于生产铸铁、铸钢、铸造有色合金的形状简单且较精密的铸件或薄壁铸件。国内厂家成批生产的产品主要有石油机械变速箱体、叉车桥壳及平衡块、机床床身、汽油机缸体、工程机械配重等。V法造型的特点（1）优点提高铸件质量。表面光洁、轮廓清晰、尺寸准确。铸型硬度高且均匀，拔模容易。简化设备、节约投资、减少运行各维修费用。省去有关粘合剂、附加物及混砂设备。旧砂回用率在95%以上，设备投资减少30%，设备动力为湿型的60%，劳动力减少35%。模具及砂箱使用寿命长。金属利用率高。V法造型中，金属流动性好，充填能力强，可以铸出3mm的薄壁件。铸型硬度高、冷却慢，利用补缩，减少冒口的尺寸。工艺出品率提高，减少了加工余量。有利于环境保护。由于采用无粘结剂的干砂，省去了其它铸造工艺中型砂的粘结剂、附加物或烘干工序，减少了环境污染，是绿色铸造工艺（2）缺点造型操作较复杂，小铸件生产率不易提高。从始至终需抽真空，实现机械化有困难。因塑料薄膜的延伸性和成型性的限制，影响该工艺方法扩大应用范围。需要考虑砂子的粉尘去除及冷却问题。4、工艺原理在带抽气室的砂箱内填入单一干砂作为型砂，砂型的内腔表面与表面都以塑料薄膜遮盖（密封），用真空泵将铸型内的空气抽出，使铸型呈负压（真空）状态。并依靠真空泵连续的抽气保持铸型内外的压力差，使干砂紧实。同时砂粒之间凭借其摩擦力而保持铸型的稳定。得到铸型浇注时所需的强度，并且保持压力差一直到铸件凝固，然后解除负压再保温几小时，即可落砂清理铸件。5、工艺程序简图 塑料薄膜加热与覆膜下芯、合箱 造型 工艺过程1）制造带有抽气箱和抽气孔模板。2）将烘烤呈塑性状态的塑料薄膜覆盖在型板上、真空泵抽气使薄膜密贴在型板上成型。3）将带有过滤抽气管的砂箱放在已覆好塑料薄膜的模板上。4）向砂箱内充填没有粘结剂与附加物的干石英砂，借微震使砂紧实，刮平，放上密封薄膜、打开阀门抽去型砂内空气，使铸型内外存在压力差(约300400mmHg)。由于压力差的作用使铸型成型并具有较高的硬度，湿型硬度计读数可达95左右。如图2所示。5）解除模板内的真空，然后进行拔模。铸型要继续抽真空直到浇注的铸件凝固为止。依上法制下型6）下芯、合箱、浇注。如图3所示。7）待金属凝固后，停止对铸型抽气，型内压力接近大气压时，铸型就自行溃散。5.1、覆膜面膜烘烤 深孔预成型 局部强化抽真空面膜主要性能要求：应具有良好的延展性 型腔薄膜的厚度一般为0.050.2mm，在具有深凹结构的模样上覆膜成型时，其最终厚度减薄到0.006mm左右，而型腔薄膜应能满足这种变化要求。覆膜效果应匀整服贴，无皱褶，无破损。薄膜表面不应有伤痕、杂物和气泡等，以避免加热成型时表面破裂。型腔薄膜成型后，热塑应力小，弹性消失，塑料薄膜不应缩回原状薄膜不应与模样、模板粘合，便于脱模薄膜受热分解产生的气体少，无毒无味，灰分少。5.2安放浇冒口5.3 喷涂料法铸型使用涂料,可提高铸型的密封性,以防止铸件粘砂。涂料种类应根据铸件材质选择专用涂料。为提高生产率,可选用快干涂料,采取喷涂工艺。为保证铸件质量,根据工艺需要,普通铸造的一些其他工艺措施,诸如模样活块、砂芯、冷铁、镶铸件等,法铸造同样可以采用。V法涂料的性能要求1、合适的涂层厚度涂料要适合喷涂且一次涂敷达到适当的厚度，一般要求涂料层厚度在1-1.5mm之间。2、好的悬浮稳定性配制好的涂料在储放和使用过程中，一定时间内不发生沉淀和分层，以8h悬浮率不小于95%（体积分数）3、黏结性V法造型用涂料必须粘附在EVA塑料薄膜上，一般选用酚醛树脂，松香或其组成的复合粘结剂。4、载体载体一般可采用乙醇、甲醇或异丙醇，从作业的安全性和效率方面考虑，溶剂一般采用乙醇含量（质量分数）大于95%的工业酒精，其沸点为70，密度为0.80g/cm3，闪点为12。具有足够的耐急热性和高温稳定性，能经受高温剧热时的热应力作用，涂层不开裂、不剥离。耐火骨料耐火骨是涂料的主体，在涂料中质量分数通常大于50%，其骨料一般选用石墨粉、硅石粉、锆英粉等。典型涂料配方铸铁用涂料材料 比例（重量%）鳞片石墨粉（200目）50-80土状石墨粉（200目）50-20松香 占骨料的6-8甲醇（工业级）占骨料的80锂基膨润土 占骨料的6-85.4 造型5.4.1、加砂微震 选用微振震实台，可用可调式电磁振动器，以便根据不同产品选择不同的振击力。尽量避免震实初期采用过大的振击力、长时间振动、一次性加完砂才振动。振动尽量平稳。5.4.2、覆背膜 覆背膜时，将薄膜放在装满干砂的砂箱上，将四周用胶纸或胶带扎紧在砂箱上。覆底箱背膜要将砂覆平。5.4.3、密封浇冒系统与型腔密封必须严密5.4.4、起模 必须在确保密封 的前提下才能起 模 稳，防止局部型 腔损坏。5.4.5、下芯要注意芯子的排气与定位5.5、合箱要求定位准确，防止芯子进金属液5.6、浇注法铸造工艺大都采用水平分型。为保证型腔内液面的平稳上升及防止金属液对型腔面膜的喷射冲刷,宜采用底注半封闭式浇注系统,其浇道截面尺寸比例为:内横直=1(1.52)(11.3)。浇注时必须满流浇注,不断流。为保证浇注时铸型内外的压力差,型腔顶部应设置通大气的出气口或明冒口。暗冒口在法铸造中也可采用,但其顶部应采取排气措施,如储气量不大的侧暗冒口,可在冒口顶部通入砂型内埋入一截砂芯,利用铸型的抽真空通过砂芯将冒口内气体排除 浇注工艺 V V法造型时铸件的浇注温度与浇注工艺的法造型时铸件的浇注温度与浇注工艺的选择与一般型砂铸造的浇注工艺相同。选择与一般型砂铸造的浇注工艺相同。V V法造型铸件的凝固冷却过程应尽量保证法造型铸件的凝固冷却过程应尽量保证顺序凝固，力求较快冷却，使铸件在结晶凝顺序凝固，力求较快冷却，使铸件在结晶凝固过程中得到较细的晶粒组织。固过程中得到较细的晶粒组织。5.7、负压覆膜负压 薄膜覆模成型时所需要的真空度为26.6666.65KPa，个别也有高达73.3279.98KPa的，应视模型几何形状的复杂程度而定。当模型几何形状复杂时，所需的真空度应该取大些，反之则可小些。造型时负压 在震动填砂时，负压不要过大，以避免模型变形，导致起模困难。浇注时负压及时间原则：1、铸型负压度的选择。一般在常规产品的V法造型负压度大于0.04MPa时，可以保证该铸型的强度要求。2、保压时间应根据金属的结晶特性，确定其时间长短，但实际生产中主要依据铸件重量和铸件形状来确定。6、工艺设计6.1、模板的设计V法所用的模样结构与普通砂型不同，模样装在中空的模板上，即模板底部配有抽气箱。在模样和模底板上应开设一定数量的通气孔与抽气箱相通。抽真空时塑料薄膜吸附在模样和模底板的表面上。通气孔直径一般在0.2-2mm，直径过大会将塑料薄膜吸进孔内，过小覆膜效果不好，孔距一般为20-50mm，但在模样凹处、转角处和成型欠佳处要相应增加通气孔的数量，以利于覆膜。另外在模样和模板上可用成型的排气塞，以更利于抽气。在一般情况下模样可不留或少留起模斜度。采用空心模样时，要相应设置加强肋，以防止真空覆膜时在大气压作用下变形。抽气箱的板(抽气模板)一般用铝合金或结构钢制作,其成本占法模样费用的大部分。为降低成本,我们采用钢木结构制作的模板,使用效果也很好 对于单件小批量铸件,如果将抽气模板设计成通用结构,更换模样时,只要取出模样装配板即可。为了进一步降低单件小批量铸件的法模样费用,其模样本体也可以采用木塑混合结构,即以木材作骨架,泡沫塑料作主体,其泡沫塑料的密度和硬度要求较高,可用聚苯乙烯泡沫塑料。本塑结构模样作为一个整体,在造型后从铸型中取出。而对于模样的局部不易起模部分,也可以用气化模所用的轻质泡沫塑料成型,造型后该部分不起模直接浇注,但要考虑该部分的排气问题 6.2、砂 箱 设 计V法所用砂箱的结构与普通砂箱不同，其最大的特点是四壁封闭，并且内部必须装设过滤、抽气装置，具有形成真空的功能。由于抽气方式不同，可将砂箱分成侧面抽气砂箱、管式抽气砂箱、金属软管抽气砂箱、吸盘抽气砂箱以及多吸头抽气砂箱。6.3、浇注系统的设计V法造型的浇注系统与其它造型方法的浇注系统一样是引导金属液进入铸型的一系列通道的总称，是铸型充填系统中一个组成部分。其基本组元有浇口杯、直浇道、直浇道窝、横浇道和内浇道V法造型浇注系统设计的一般原则保证足够的充型速度。为防止铸型的坍塌，一般的铸件要求在40120s内充型完毕，这是一个安全时间。充型时间超过180s，铸型坍塌的机率将达到90%。浇注系统各组元截面积比例关系。为保证型腔内液面的平稳上升及防止金属液对型腔塑料膜的喷射冲刷，宜采用半封闭式浇注系统，其浇道截面面积比例为F内：F横：F直1：（1.5-2）：（1-1.3）。直浇道的设计要保证金属液克服沿程的各种阻力，直浇道的锥度一般在1：25左右。横浇道一般应开在分型面处。浇注时应连续注入，因为浇道被金属液一次流过塑料薄膜即烧掉，型砂露出，当再次注入金属液时就可能将砂冲进铸型。V法造型的浇注系统适宜采用底注式，内浇道开设在型腔的底侧，要求浇注时金属液的冲击高度不超过200mm，这样能平稳充型，避免冲击、飞溅和氧化以及由此形成的铸件缺陷。V法造型一般生产大件产品时，使用长方形的浇口盆，能起到初次撇渣和控制流速、均匀供给金属液的作用。7、材料的选择7.1、面膜的选择：国内常用的面膜有乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA），聚乙烯（PE），聚氯乙烯（PVC）等通常采用的EVA塑料薄膜厚度在0.05-0.2mm之间。7.2、背膜的选择：背膜主要用于造型时砂箱背面的密封，几乎不受热的影响，因而不必使用高质量的EVA塑料薄膜，一般可用成型性差一些、价格低廉的塑料薄膜，如农用PE。7.3、造型砂的选择：V法铸型所用的干砂，实际上就是无任何添加剂的原砂，只要有一定的耐火度，含泥量较少均可使用，为利于微震紧实，宜选用颗粒形状为“口O”的干砂。7.4、涂料的选择：铸铁可选用及石英粉及石墨粉涂料，铸钢可选用锆英粉及钢玉粉涂料等。8、产品缺陷及防止8.1、蹋箱 产生的原因是密封性受到损害。防止方法：1、使用浇口杯，浇注平稳，充满直浇道；2、薄膜搭接处要密贴，防止透气；3、采用开放式浇注系统。8.2、气孔、渣孔 因为真空密封造型是采用干砂负压造型，所以一般认为V法出现气孔缺陷的概率很小，因此就不注意对产生气孔的各种因素加以控制，其实，这种想法是非常错误的。产生原因：1、砂子中可能含有过多的水分（超过1%）；2、浇口杯、浇包、前炉没有完全烤干，由铁液将水汽带入型腔中；3、铁液中的炉渣没有完全清除干净；4、炉料中混入了锈蚀、油污的废钢，还与回炉料的遗传倾向有关 5、与铸件的形状和浇注系统有关；6、与耐火涂料的发气量和涂料喷涂后的干燥效果有关，与EVA膜燃烧后产生的气体多少有关。改进办法：1、对浇注系统进行改进，使铁液进入型腔后，平稳流动，不喷射，不产生紊流。2、严格控制新砂的水分。3、浇口杯、浇包、前炉烘烤充分，砂芯使用前也烘烤，以去除可能存有的水分。4、加强对喷涂后的涂料进行干燥。5、挡渣、清渣要彻底。6、采用好的炉料，减少回炉铁的投入量，加大生铁、废钢的投入量，薄的、锈蚀的、带有油污的炉料一律不能投入。8.3、尺寸偏差主要原因：1、模样缩水没有放到位。2、覆膜不到位。3、取模时造成移位。4、铸件凝固时，负压与负压时间控制不好。防止措施：1、根据铸件的复杂程度确定合适的缩水量；2、对于薄膜覆不到位的地方增加通气孔，条件允许下可适当增加负压。3、由于模样容易变形，适当增加拔模斜度，使起模容易，另外起吊时，受力要均匀，若砂箱重心不在中心，可以在一侧增加外力确保砂箱中心与起吊中心一致。4、根据实际情况，调整负压的大小以及负压的时间。8.4、组织性能缺陷 由于V法铸造凝固时相对砂型铸造凝固时间较长，铸件薄壁处凝固较快、厚壁处凝固较慢，容易造成厚壁处铸件组织粗大、薄壁处出现白口或加工性能差等缺陷。防止措施 合理设计浇注系统、安放冷铁，合理控制化学成分，加强炉前孕育处理等。8.5、砂孔薄膜密封较差、涂料涂刷不到位、浇口杯安放处处理不好等，往往容易造成铸件夹砂。防止措施覆膜时仔细检查有无破损处，如存在必须补好，同时接浇冒口时要他细密封好；涂料涂刷到位，必要时，浇冒口及厚壁处涂刷两遍涂料；浇口杯处应设置泥条，冒口上边沿应与干砂隔开。9、设备9.1真空抽气系统V法造型用的真空抽气系统，包括真空泵、真空罐、滤气罐、分配罐以及连接管路等。真空抽气系统示意图 真空抽气系统的设计要防止粉尘或细砂侵入真空泵，因为粉尘或细砂进入真空泵后，将加速机件的磨损，缩短机件的寿命，甚至影响真空泵的使用性能。为此系统中设置水浴滤气罐，余气经水浴滤气罐进一步净化后进入真空泵，含尘浓度小于0.5mg/m3，通过真空泵排入大气。真空抽气系统示意图1汽水分离器 2真空泵 3真空罐 4滤气罐 5真空管路 6真空分配罐 7真空软管（1）真空泵的选择真空泵分干式和湿式两种，干式真空泵可获得真空度高，但结构复杂易出故障，维修不便，尤其是抽气量低。湿式真空泵真空度不高，但抽气量大，使用可靠、故障率低。V法造型时，不需要过高的真空度，一般在0.040.06MPa范围内即可，一般湿式真空泵可满足V法造型时所需的真空度，尤其是其抽气量大适合V法造型的需要，一般选用水环式真空泵，选用时应注意抽气量与真空度之间的关系。一般说来，形成的真空度愈大，抽气量就愈小。真空泵的抽气量可根据砂箱尺寸、同时抽真空的砂箱数、浇铸时薄膜烧失造成的漏气量以及真空系统除砂箱外的漏气量决定（2）滤气罐滤气罐的作用是防止从砂箱内抽吸来的细砂或粉尘进入泵内，影响泵的正常工作；并能防止细砂或粉尘进入泵内磨损机件。滤气罐内设置挡尘罩、滤网、液位指示和排尘阀，从砂箱内抽吸来的细纱和粉尘经挡尘罩的阻挡、水浴和滤网的过滤，靠自重而下沉，落到罐体底部，定期打开排尘阀，清除沉落下来的细纱和粉尘。为提高过滤效果，应考虑增加过滤面积降低过滤速度，尽量增大滤气罐截面积（3）真空罐真空罐为一密封容器，其作用主要用于稳定真空系统压力，缓冲系统压力波动对造型浇铸工作的影响，真空罐的容积过小，稳压效果差；反之，系统从启动到可进行造型的时间过长，动力和材料消耗大，占地面积也大。一般选择在半分钟内真空度小于0.05MPa，从避免砂型塌箱现象考虑，应尽量加大真空罐的容积。（4）滤砂与分配罐 滤砂与分配罐的作用是将从砂箱内抽吸来的细砂和粉尘进行初步过滤，微粒砂因自重而下降，落到罐体底部，定期打开排尘阀，可以清除沉落下来的细纱和粉尘。在罐体上设置几个进气管，可根据实际需要，用软管与砂箱连接。在各进气管和吸气管上都装有截止阀，可以开闭气路。罐体上装有真空表，用以观察和控制真空度的大小。2造型系统造型系统包括振实台、塑料薄膜烘烤器、模板和砂箱等。（1）振实台为了提高型砂的抗压强度和硬度，必须提高开型砂充填密度，为此需要在填砂时予以振动。此外振动还有利于因自然堆积角影响，在填砂时不易达到的一些局部位置的充填，当薄膜局部搭桥或皱褶垂直于填砂方向时，也会影响砂子在其下方填满，在减压成型后，此褶合的双层薄膜便会向其未填实的方向拉开，使铸型表面形成开口状态。紧实度不够时还会造成铸件因胀砂而增大壁厚的危险，也会增大分型面的披缝。影响紧实度的主要参数是激振力的大小和方向，在零件横向凸凹部位和垂直于填砂方向的薄膜局部搭桥或皱褶处，仅靠垂直方向的单向激振力往往不能满足局部充填和紧实度的要求，最理想是对型砂施加三维振动，实现最佳的充填和紧实效果。对于形状简单无横向凹凸部位的铸件，可采用普通的振实台；但当铸件比较复杂，最好采用三维振实台，它可以满足各种铸件不同的振动形式和激振力的造型要求，有效地避免砂子填充不良和提高充填紧实效率。（2）塑料薄膜烘烤器为了使塑料薄膜均匀地贴附在模型上，必须将塑料薄膜加热，可供采用的加热方法很多，主要有电加热，气加热，水加热等。由于电热器简单易行，使用方便，故在国内得到广泛的采用。采用远红外线辐射板的电热设备，整个加热器是一个矩形的罩子，在罩子下边装有若干块远红外线辐射板，也可以采用远红外辐射石英玻璃管加热，被加热的薄膜，置于此辐射板组下边150300mm处。由于加热器的四角及周边热量损失较大，但中心部分热量较集中，为了使加热器各处的烘烤温度较均匀，一般将远红外线辐射板分成几组，利用调节各组远红外线辐射板所供电压的大小，来使整个加热器各处发出的热量达到均匀，塑料薄膜加热到6080。加热所需的时间，可根据薄膜种类和厚度通过试验确定，一般达到薄膜出现镜面开始下垂即可。塑料薄膜烘烤器的结构形式主要有悬挂升降式、移动式和与生产线配套的薄膜自动输送式。（3）模板 V法造型用模板包括模型和放置模型的底板，在长度方向沿中心线两侧端部设有与砂箱配合的定位销套，在模板下面设有抽气室。模板的结构采用木质装配式。在V法造型中，模型不与型砂接触（隔着一层薄膜）且不需要特别加以震击、压实或高温加热，所以模型的磨损和变形很小，使用寿命长，通常用经济、易于施工制作的木模制造。但在木模结构上要相应考虑V法的特殊要求：模型做成空心的，使之形成抽气室，较大的模型内部设置加强筋，以保证在抽气负压作用下，模型不致破裂或变形。模型尽量避免尖锐的棱角，以免覆膜吸不到位或吸破薄膜。模型拔模斜度可以很小，甚至可以不要拔模斜度，这是因为V法造型时薄膜和模型之间较光滑，摩擦力很小，所需的拔模力较小。模型表面需要开设抽气孔，抽气孔一般为1.52.5mm，开设的部位随模型的轮廓形状而异，但必须特别注意开在模型的凸凹、折边、拐角等不易覆好薄膜之处。对于线条曲折、轮廓复杂的模型，抽气孔的间距应小些；对于外形简单、线条平直的模型抽气孔的间距应留大些。对于无凹陷部位的顶面和立面，可不必钻抽气孔。木模表面不宜涂刷干漆片溶液，也不宜涂刷耐温低于6070的其他油漆，否则将烘热的塑料薄膜覆上后会出现粘模现象，影响拔模。一般可在木模表面涂刷银粉来保护模型面。（4）砂箱 V法造型的砂箱除四壁要密封外，砂箱内部必须装设抽气、过滤装置。V法砂箱按抽气方式可分为侧面抽气、管式抽气、金属软管抽气式三种基本型式和复合抽气式砂箱。侧面抽气砂箱。它的四壁是用钢板焊成的密封夹层，夹层之间形成连通的抽气室。在砂箱端部的外壁上，焊有一根管接头，可利用橡胶软管将此管接头与真空系统接通。在砂箱的内侧四壁面有抽气孔，并在该处装有多孔滤气板，为了防止细砂吸入真空泵中，在多孔滤气板之间夹装有两层110目的金属丝网，但这种滤网经常容易被凝集的油砂芯挥发物及粉尘所堵塞，砂内气体不易排出，造成达不到必要的真空度。侧面抽气砂箱的顶面无横挡，所以造型时对浇冒系统的设置，以及浇注后铸件的落砂都较方便。但由于这种砂箱的抽气孔是设在四个内壁面上，所以在靠近内壁面处的真空度较大，愈向砂箱中心处，则因砂粒间阻力的作用，真空度将愈小，因此侧面抽气砂箱一般只能用于面积不超过1m2的小型砂箱，若砂箱过大，往往会使砂型中心处真空度过小，以致强度不够而塌型。管式抽气砂箱。这种砂箱的端壁是用钢板焊成的密封夹层，夹层中的中空部分形成抽气室，而侧壁是实体的，抽气孔设在焊于两端壁的数根抽气管上，并于抽气室连通。孔的间距一般为25mm左右，孔径45mm，也可钻成交错密排大孔的；在钢管外面包裹两层110目的金属网，以防止细砂及粉尘被吸入抽气室。由于这种砂箱利用每根钢管上的抽气孔抽气，可使砂型各处得到较为均匀的真空度。钢管上的抽气孔径及根数以及间距的分布，可根据砂箱大小及铸型特征来定，一般钢管的间距为200300mm左右。由于焊有数根钢管，砂箱的刚度及强度都较好，适用于面积超过1m2的大、中型砂箱，但由于箱体内焊有数根抽气管，给任意设置浇冒口和取出铸件带来不便，从而影响了砂箱的通用性。另外，外裹的细目金属丝网，在使用中也较易损坏或堵塞。金属软管抽气砂箱在采用V法铸造的实践中，针对上述两种砂箱存在的问题，国内创造了另一种抽气砂箱金属软管（蛇皮管）抽气砂箱。这种砂箱的结构很简单，是由单层壁构成的，可制作尺寸较大的砂箱，为避免塌箱、铸型沉降和变形，设置较密的钢板箱带，在与模型相邻侧与模型表面留有3050mm的间隙。为便于金属软管的安装固定，在相应的位置切割出通过式安装固定孔。金属软管两端与固定在箱壁上的真空接头相连，当抽气时，通过软管各活动节间的缝隙来抽吸砂粒间的空气，同时又能阻止细砂及粉尘被吸入，软管挂在砂箱内壁和固定在箱带的安装固定孔内，软管位置距型腔表面的距离应50mm，否则靠型腔表面太近金属凝固潜热易损坏软管。这种软管因间隙较大，易吸入砂粒和粉尘，因此，真空管路系统必须配置滤砂和水浴装置，以防止砂粒、粉尘进入真空泵。砂箱结构采用钢板焊接，箱筋可用来固定金属软管，软管一般多选用直径为25mm及32mm的两种，但由于软管质量问题非常容易造成软管破损。金属软管抽气式砂箱的结构简单、制造方便，抽气管布置灵活，比较适合于较大型的砂箱，主要应用于V法地面造型和简易V法造型生产线的砂箱。对于自动化V法造型生产线砂箱制作要求很高，且多为复合抽气式砂箱，最常用的是侧面抽气+管式抽气复合式砂箱，砂箱四壁是用钢板焊成的密封夹层，夹层之间形成连通的抽气室，砂箱内侧设置敷设金属滤网的抽气板，砂箱顶面设置包覆金属滤网的抽气管，若砂箱尺寸较大需要设置箱带，那么抽气管与箱带相间布置 9.3砂处理系统V法造型用型砂在反复使用过程中，要突出解决以下问题：（1）控制粉尘及杂物。随着使用次数的增多，旧砂中的微粉量不断增加，如不及时清除，会影响铸型硬度或使铸件表面产生脉纹状夹砂缺陷；旧砂中夹杂的细碎薄膜残料愈积愈多，如不及时清除，会使砂的填充性变坏，即使振动也不能使干砂充分紧实。（2）控制温度。回用砂的砂温应低于50，否则会使薄膜变软，难以保持铸型形状。（3）改善工作环境。在造型加砂过程中，由于干砂的扬尘易造成粉尘的飞扬，造成工作环境的粉尘污染，危害工人身体健康，应通过型砂的除尘和实现自动加砂加以解决。因此，V法造型砂处理系统主要是功能是型砂的除尘、储存和冷却，并实现自动给砂。其关键是型砂的冷却，一般采用沸腾冷却床对型砂进行冷却降温，自动给砂可采用雨淋式加砂、栅格式加砂、振动给料机和皮带给料机加砂。结束语 实践证明，V法造型工艺许多独特的优点和优势是其它铸造工艺所无法比拟的，是值得推广的绿色铸造工艺。它不仅在大型简单中小批量的铸件生产中应用，而且可以通过采取一定的工艺措施和机械化设备用于中小型复杂大批量铸件的生产中，与树脂砂和消失模铸造工艺相比在铸件形状允许的情况下，应优先考虑采用V法造型工艺。对于复杂内腔铸件，可采用V法+树脂砂、V法+消失模的复合铸造工艺，使其应用范围进一步拓展，不仅可以生产大型、形状相对简单的铸件，同时也能生产带有砂芯、形状比较复杂的铸件。可推广应用于机床铸件、汽车铸件的生产中。随着对铸件尺寸精度要求的提高和环保意识的增长，V法造型工艺的应用范围会继续扩大。谢谢！