从模具到浇注:如何精准控制铸造件的收缩变形?[冷芯盒制芯自动化]
导语: 铸造件的精度问题,很大程度上是一场与“收缩”的博弈。收缩控制不当,直接导致铸件精度下降。本文将聚焦于从模具制作到浇注成型的核心工艺环节,深入探讨如何有效预测和管理铸件的收缩变形。
一、始于模具:蜡模的精准成型
模具是铸造的起点,其精度直接决定了最终铸件的尺寸基础。
温度是第一关键:在射蜡制模过程中,射蜡温度是对蜡模尺寸影响最大的因素。温度越高,蜡料的收缩率越大。通常存在一个最佳温度区间(例如57-59℃),需严格管控。
认识蜡料的收缩行为:工业蜡料的线收缩率约为1%左右。此外,蜡模的收缩并非各向同性,其径向收缩通常只有长度方向收缩的30%-40%。并且,射蜡温度的变化对自由收缩部分的影响远大于对受阻部分。
时间的影响:脱模后的蜡模在存放中会持续收缩,大约12小时后才能达到尺寸稳定。此阶段的收缩量约占蜡模总收缩的十分之一,在安排生产节奏时需考虑此因素。
二、成于浇注:凝固过程的热管理
在模具确定后,浇注阶段的控制成为了影响精度的决定性环节。
浇注温度的核心作用:浇注温度与收缩率呈明确的正相关关系。过高的浇注温度会加剧金属液的液态收缩和凝固收缩,导致总体收缩率增大。因此,在保证充型完整的前提下,采用相对较低的浇注温度,是减少收缩、保证精度的有效手段。
被忽略的稳定因素:在现代精密铸造中,由于普遍采用优质制壳材料(如锆英砂、上店砂等),其热膨胀系数极低,在高温下尺寸极其稳定。因此,制壳和型壳焙烧过程对铸件最终尺寸的影响微乎其微,在精度计算时通常可以忽略。
三、设计与材质的底层逻辑
结构设计导向:设计师必须意识到“壁厚决定收缩量”的基本原则,厚壁处需预留更大的收缩余量。同时,要区分铸件各部分处于“自由收缩”还是“阻碍收缩”状态,后者会显著抑制收缩的表现。
材料成分的选择:材料是收缩的内因。例如,碳含量就是一个重要的调控杠杆:高碳材质线收缩率小,低碳材质线收缩率大。通过科学计算铸造收缩率(K值),并综合考虑蜡模、结构、合金和浇注温度(K1-K4)的联合影响,才能实现精准的尺寸预测。
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