時間:2022-12-29 07:48:21
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在山西侯馬東周鑄銅遺址中,出土了相當多的單元紋飾模及單元紋飾范。這些陶模陶范的出土,代表了當時范鑄紋飾技術的主流工藝。圖1左為上海博物館藏四葉紋戰國鏡,鏡通身黑漆,被涂成綠色的長方形紋飾塊,即是一個紋飾單元;右為鄂州市博物館藏戰國墓葬發掘銅鏡,也是四葉鏡,形制相同。兩鏡并非同模鏡,但制作工藝完全相同,鏡背的紋飾如同一人制作。這些四葉鏡在許多地方都有出土,其形制及紋飾也都差不多。由于當時鑄制青銅器紋飾的主流工藝是單元紋飾拼對技術,銅鏡的紋飾技術不可避免地受到影響。采用這一技術制作鏡模,促成了戰國鏡紋飾技術的成熟。成熟的特征,是鏡背紋飾中到處可看到長方形格子式的拼對痕。兩鏡的底紋上只有很小的四葉,其他戰國鏡如山字紋鏡、菱格紋鏡、龍紋鏡等,其實與四葉鏡一樣,都是在底紋上疊壓的主紋。不論制作什么樣的主紋,都須先制作好底紋的陰模,再在陰模的底紋上直接壓刻出各種各樣的主紋。所以,在戰國鏡的紋飾中,不論主紋是什么樣,在其底紋上都能找到拼對底紋留下的格子。這種長方形的格子,也是區別戰國鏡與西漢初年鏡的根本所在。
戰國以前的青銅器的合金成分一直是不規范的。盡管《考工記》里有關于“六齊”的記載,但出土青銅器的化學成分與之多不相同。戰國時期能將銅鏡的合金成分得以規范,只有一個原因,那就是戰國時期人們對銅鏡的認知度提高,銅鏡得到了廣泛關注,使得銅鏡的合金成分日趨合理化。從戰國開始直至唐晚期約1000年之間的實用鏡,一直保持了高錫青銅的化學成分。
西漢銅鏡
西漢初年銅鏡改變了制模技術,形制也隨之改變。高祖時期鏡與戰國鏡幾乎沒有區別,但如果從技術角度看,西漢初年鏡雖然也是三弦鈕,內凹式鏡緣及底紋上疊壓主紋,但底紋是整雕的,已不再采用戰國那種單元紋飾拼對工藝,再也沒有長方格的拼對痕了。西漢早期的文景之治,促使了社會經濟的高速發展。文景兩朝采用道家無為而治的思想,與民生息。中國的銅鏡從戰國時期與百姓無緣,到西漢銅鏡普及到平民百姓,這與文景之治有著直接的關系。所以,與戰國鏡不同的是,西漢鏡的制作是出于市場的需求,不是官方行為,是靠市場的認可度在民間進行自由發展與自然淘汰。凡大量留傳下來的銅鏡,肯定是當時被市場認可的。
進入市場的初期,平民的生活水平還很低,因而西漢早期的銅鏡都較小。如日光鏡、昭明鏡等,一般直徑多在7厘米左右。由于西漢早期鑄鏡的工匠不再是戰國那種青銅器作坊的工匠,不受青銅時代傳統范鑄工藝思想的制約,鑄造了大量形制簡單又無紋飾的銅鏡。紋飾在西漢的起步,是從幾何紋開始的,采用了簡單的圓規畫圖技術制模。
圖2為西漢早期的昭明鏡,圓形平面,素緣,半球形鈕,圓鈕座。內區裝飾內向連弧紋,外區裝飾銘文一圈。銘文帶外裝飾櫛齒紋一圈。這種鏡全國各地都有出土,與日光鏡一樣,其存世量都較大。在鏡內區的凸棱上,可看到8個內向連弧。西漢早期的這些小鏡背面只有銘文及連弧紋。
青銅時代結束以后,中國當時最大的鑄造量集中在鑄錢與鑄鏡上。為發展社會經濟,文景時期采取了聽民放鑄的政策,郡國及百姓都可以自由鑄錢。鑄錢也需要制模制范,西漢早期大量使用了石范鑄錢。石范多是用滑石料刻制的范,在出土的石范上,至今還能清楚地看到起稿線及圓規留下的痕跡。
圖3為西安北郊相家巷西漢鑄錢遺址出土鑄造銅錢的陶范,從范面留下的制作痕跡看,此范是先在滑石面起稿后,用類似今天的銑刀銑出錢腔,再用泥料翻制成現在看到的樣子。兩個白色箭頭所指之處,為制模時在滑石板上畫的起稿線,它被帶到了泥范表面;綠色箭頭所指之處,是一個明顯的凸起圓線,圓線的正中心有一個凸點,應是圓規的一個支點。這些現象說明,西漢時期圓規技術在鑄錢的工藝中是廣泛應用的。圓規技術在西漢的熟練應用,會不自覺地用于鏡模的制作。
圖4為武帝時期的星云鏡及其機械制圖,可看到鏡緣一周有16個內向連弧。不但鏡緣有16個內向連弧,鏡背中間的凸棱上也是由16個內向連弧組成,并且與鏡緣的內向連弧完全平行。這種現象不但出現在星云鏡上,亦出現在西漢同時期其他―些鏡種上。此鏡在制模時是先用圓規作圖,再在理論圖上進行紋飾的制作。由于西漢的圓規技術在銅鏡上的廣泛應用,使得西漢時期大量銅鏡的內向連弧為16個,如出土數量較大的草葉紋鏡基本都是如此。這種用圓規畫圖的制模技術,是與戰國鏡制模技術的根本區別。西漢武帝時期的銅鏡,不但應用了圓規技術,并且應用了機械加工技術。在星云鏡的圖中,可看到鈕中心有一周被磨亮了的同心圓細磨痕,這樣的磨痕也出現在星云鏡的四個乳釘紋上。毫無疑問,這些磨痕應出自某種專用的磨削工具,絕不可能出自手工打磨。如果采用手工打磨,不但同心圓的細磨痕不可能存在,星云鏡緣的連弧紋面上亦沒有可能磨得如此棱角分明。
東漢銅鏡
在西漢鑄鏡的技術基礎上,東漢鏡開始出現線雕藝術。王莽時期至東漢中期偏晚,為東漢鏡技術發展最輝煌的時期。這個時期銅鏡的成就主要體現在線雕技術及浮雕技術上。從西漢到東漢,錢幣上的字全是凸起的,這與戰國以前絕大多數青銅器的銘文形成了鮮明的對比。戰國及其以前,青銅器的銘文多是用泥條粘貼在范面或泥芯表面,鑄后形成陰文,西漢的錢幣則是在陰模上雕刻的文字,鑄后成為陽文。至王莽時期,在陰模上刻銘文的水平達到了爐火純青的地步,這從王莽的貨泉、大布黃千等錢幣上就可看到。在陰模上刻銘文與紋飾,其技術完全是一樣的,只是紋飾與銘文的形狀不同。乳釘紋亦是在陰模上用成型鉆頭鉆出的,以達到分區的目的。以王莽為中心的前后數十年間,應是銅鏡線雕技術發展最快的時期。
與西漢在陰模上制作紋飾相比,東漢鏡的制模技術則多改為在陽模上制作紋飾。圖5為東漢時期的四神博局鏡,這種紋飾的制作技術,在王莽時期已十分成熟,后世只是治用。西漢首先采用機械制圖起稿定位的制模技術,在東漢仍在使用。如果不制圖畫線,憑手工直接在陰模上雕刻,四神博局鏡的各種紋飾是刻不了如此規整的。東漢中期,銅鏡的紋飾技術從線雕逐漸發展到浮雕技術,這應是市場優勝劣汰的自然結果。
圖6為東漢時期的畫紋帶半圓方枚神獸鏡,現藏鄂州市博物館。這種神獸鏡的制模工藝,是將鏡中的半圓、方枚、神、獸等都分別雕塑成一個個的單獨個體,再根據需要將神或獸一個個安置到鏡坯上成為母模,先翻陰模,再翻陽模。其中,半圓及方枚刻成如印章一樣,可在鏡的泥質陰模上壓出型。
東漢的人們多崇尚道家學說,崇尚升官發財、多子多孫、成仙封侯,神獸鏡的出現,是當時意識形態的反映。東漢至三國時期,中國有幾個較大的鑄鏡中心,浙江的紹興、江蘇的徐州、湖北的鄂州等,皆是當時的鑄鏡中心,并且都鑄制了大量的神獸鏡(圖7~9)。神獸鏡的紋飾為浮雕,與王莽以前的制模技術已相去甚遠。浮雕鏡模的制作,是用泥料車出素坯,將單另雕塑好的神或獸等形象一個個粘貼到鏡模的素坯上成為母模,在母模上用泥料翻出陰模,再翻成陽模就可制范了。東漢開創的浮雕鏡制模技術一直被沿用至唐代。
唐代銅鏡
本刊介紹:
《鑄造技術》創刊于1979年,是中國鑄造協會會刊,中文核心期刊,中國科技核心期刊,國內外公開發行。《鑄造技術》是一本集中報導我國鑄造領域先進科研成果、實用工藝技術、生產管理經驗以及鑄造行業發展動態的綜合性科技期刊。覆蓋鑄鐵、鑄鋼和有色合金鑄造等整個鑄造工業領域。《鑄造技術》是西安市科學技術協會主管,中國鑄造協會主辦的期刊。國際刊號:ISSN: 1000-8365,國內統一刊號:CN:61-1134/TG。雜志內容主要由鑄造材料研究和鑄造成型工藝兩大板塊組成。前者主要設置:材料開發、材料改性、材料保護、材料失效分析等4各欄目;后者主要設置:今日鑄造、工藝技術、生產技術、經驗交流、行業動態(信息)等欄目。此外,為了擴大鑄造工作者的視野,了解和借鑒與之相關專業的技術研究成果和發展動態,改版后的《鑄造技術》雜志還開設了實用成型技術、設備改造及鑄件加工等欄目。
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關鍵詞:殼體鑄件;差壓鑄造;工藝
差壓鑄造工藝是在低壓鑄造工藝基礎上發展起來的一種全新的鑄造技術。該鑄造技術結合了低壓鑄造技術與壓力環境結晶鑄造技術的優點,差壓鑄造技術與其他技術相比具有顯著優勢。因而它的應用范圍非常廣。隨著人們對殼體鑄件質量的要求越來越高。加強對差壓鑄造工藝的研究顯得非常重要。筆者認為加強差壓鑄造工藝的研究必須要了解差壓鑄造工藝的特點。
筆者認為差壓鑄造工藝具有以下三個特點:一是利用差壓鑄造工藝可以有效控制金屬液在一定壓力下充型,從而能夠制造出無針孔組織致密的鑄件。二是采用差壓鑄造工藝制造出來的鑄件與其他技術相比,抗拉強度得到有效提高,伸長率也有顯著上升。三是差壓鑄件鑄造出來的殼體鑄件充型速度,充型金屬液非常優良。我們在今后應用差壓鑄造工藝的時候必須要高度重視差壓鑄造工藝的特點。本文將結合某殼體鑄件來介紹這一工藝。
1.某殼體鑄件的結構特點
某殼體鑄件的內部要求非常高,在鑄造過程中需要利用X光和熒光來進行檢測。某殼體鑄件屬于I類鑄件,它的外形尺寸是600*550,壁厚則是9mm。該殼體鑄件各部位的壁厚相差非常大,鑄件結構非常復雜。在鑄造過程中極易產生縮孔、縮松、氣孔等缺陷。該殼體鑄件結構復雜采用以往的低壓鑄造技術很難達到設計要求,同時還會對鑄件的質量造成影響。筆者曾專門調查發現,采用低壓鑄造工藝制造出來的某殼體鑄件的合格率只有百分之四十。可見傳統的鑄造工藝已經不能適應時展的要求了。我們必須要采用鑄造水平更高的差壓鑄造工藝來進行制造。
2.某殼體鑄件的差壓鑄造工藝設計
差壓鑄造工藝分為兩個步驟,一是工藝設計,另外一個就是工藝操作。接下來,筆者就來詳細分析某殼體鑄件鑄造工藝的設計。殼體鑄件鑄造工藝設計主要包含兩方面內容:一是工藝曲線設計;二是工藝參數設計。接下來,筆者就來詳細探討這兩個方面。
1.工藝曲線的選擇。在差壓鑄造工藝中在形成金屬液充型的時候,壓力差的選擇有兩種方式。一種是減壓法;另外一種就是增壓法。所謂增壓法(亦稱下罐進氣法)主要指的是在差壓鑄造工藝中先是將干燥壓縮空氣通入到上下兩個壓力筒中,而后加壓。在里面的氣壓達到工作壓力的時候就關閉互通閥,使上下壓力筒互相隔絕,而后再繼續將壓縮空氣通入到下壓力筒中,最終使得上下壓力筒之間形成一個壓力差。然后在壓力差的推動下進行充型。在充型完成后把鑄件凝固,此時要在高壓狀態下凝固,在凝固以后然后再打開互通閥。上下壓力筒的氣體全部放出,而升液管中的金屬液則自然回流。采用增壓方法可以得到理想的殼體鑄件,這種方式在差壓鑄造工藝中有著重要作用。
減壓法。所謂減壓法(亦稱上罐排氣法)主要指的是通過降低上壓力筒的壓力來形成壓力差,從而推動升液管中金屬液充型。減壓法與增壓法達到工作壓力的程序基本上是相同的。所不同的地方是在關閉進氣閥及互通閥之后,不是對下壓力筒增壓,相反卻是對上壓力筒降壓。這樣也可以有效地形成壓力差,從而有利于充型。在充型完畢之后要及時關閉上壓力筒排氣閥。與增壓法相比,減壓法更容易實現對壓筒內的壓力進行精確控制,而這對于鑄件排氣具有重要意義。
某殼體鑄件的內部結構非常復雜,對于澆注的平穩性有著嚴格的要求。與此相適應,減壓充型可以有效避免由于金屬液充型的升溫從而造成上壓力筒的壓力變化。總之, 減壓法能夠保證殼體鑄件在澆注過程中的平穩運行。因此我們選擇減壓法來進行填充,同時對于工藝參數的設計,也要完全按照減壓法來進行設計。
2.工藝參數的設置。差壓鑄造工藝中各種參數的設置主要包括工作壓力,澆注溫度,保壓時間等因素。接下來筆者就來詳細分析這幾個參數。針對差壓鑄造工藝的工作壓力的選擇,筆者認為應該是越高越好。但是在工作中我們也需要注意工作壓力如果大于某個值的時候,效果也就不會太明顯。鑄件性能也不會得到有效提高。結合某殼體鑄件的設計要求和結構特點,筆者認為工作壓力應該設置在650KPa。澆注溫度對于差壓鑄造也有很大影響。某殼體鑄件的差壓鑄造在很大程度上要受到澆注溫度的影響,筆者經過某殼體的充型特點進行深入分析,在當前的設計過程中澆注溫度應該保持在740度左右。保壓時間關系到高結晶壓力,為了充分發揮高結晶壓力的優點,我們有必要延長保壓時間,當然這是在升液管上部凝固100-150mm左右,而不是全部凝固堵塞升液管的情況下才可以的。
3.某殼體鑄件鑄造工藝操作
上文說的是設計,接下來筆者就來介紹一下鑄造工藝的操作。因此在差壓鑄造工藝操作過程中必須要高度重視工作臺面與砂型的密封問題。針對這個問題,需要在操作過程中高度重視。一般意義上在差壓鑄造過程中往往是通過在砂箱底部與升液管之間放置石棉墊來起到密封的作用。通常石棉墊的厚度選擇為6-8mm左右比較合適,過厚或過硬會使得砂型破碎而影響密封。在今后我們還要嘗試采用其它更好的材料及方法來進行密封。筆者認為在差壓鑄造過程中工程技術人員必須要結合差壓鑄造的特點來進行設計,同時要加強對砂箱底部加工平整,保證底部平整一致。
殼體鑄件鑄造是工業機械生產中的重要環節,殼體鑄件本身的質量和性能對于機械本身具有重要影響。隨著科學技術的進步,殼體鑄件鑄造技術也在不斷發展中,其中差壓鑄造工藝就是一種全新的殼體鑄造工藝,本文以某殼體為實際案例詳細分析了當前差壓鑄造工藝的特點,工藝設計和操作。筆者認為在今后的發展過程中要想保證殼體鑄件鑄造工藝的性能就必須要慎重選擇形成壓力差的方式。在操作過程中要注重密封問題。
參考文獻:
關鍵詞:機械鑄造;粉塵危害;防治技術;探討
近年來,我國機械鑄造行業發展迅速,但生產過程中產生較多粉塵,伴隨著人們自我保護及環境保護意識的提高,粉塵危害受到越來越多的關注,成為人們探討的熱門話題之一。從整體來看,機械鑄造中的粉塵危害較大,對其防治需要采取綜合措施。
1 機械鑄造中粉塵的危害
研究發現,機械鑄造中產生的粉塵危害比較大,研究發現這些危害主要表現在三個方面:給人體造成危害、給環境造成危害、給生產造成危害,接下來對其進行詳細分析,給企業采取有效的防塵措施提供針對性參考意見。
1.1 給人體造成的危害
機械鑄造中產生的粉塵給人體造成的危害非常之大。首先,粉塵經呼吸道進入身體,尤其一些重金屬粉塵在人體中積累,導致人體重金屬中毒,嚴重威脅人們的生命安全。其次,一些粉塵與皮膚接觸,引起皮膚出現紅腫、疼癢等過敏癥狀。最后,粉塵在肺中大量積累,導致肺部發生病變,給人體生命健康造成嚴重危害,當肺部病變嚴重時會導致死亡,因此,機械鑄造中粉塵給人體造成的危害不容小視,應引起足夠的重視。
1.2 給環境造成的危害
機械鑄造中產生的粉塵給環境造成的危害主要體現在兩個方面:一方面,大量粉塵漂浮在空氣中嚴重影響空氣質量,增加霧霾發生機率。另一方面,這些粉塵經過大氣循環漂浮到其它地域或融入到雨水中,污染其它地域的空氣或水資源,間接威脅牲畜健康,甚至一些有毒粉塵導致動植物出現畸形。
1.3 給生產造成的危害
機械鑄造產生的粉塵會給整個生產造成直接危害,首先,當由易燃材料產生的粉塵大量漂浮在生產車間,積累到一定的量容易引發火災事故。其次,大量粉塵進入到相關設備中,增加設備磨損程度,而且會影響設備儀表的工作穩定性,導致讀數不準;最后,當具有滑扣儀器表面有大量粉塵時,容易導致滑扣松動,操作不慎容易引發人身傷害事故。
2 機械鑄造中粉塵危害的防治技術
經上述可知,機械鑄造中的粉塵給人們的身體健康及環境造成的危害不容小視,給整個機械鑄造行業的發展產生一定的負面影響,因此無論從哪個角度分析均應積極采取有效防治技術,將粉塵危害降到最低,營造良好的車間環境,減少對環境造成的污染。
2.1 利用工藝措施進行防治
機械鑄造中粉塵的防治可借助一定的工藝措施實現。首先,綜合分析生產車間的空間布局,將工作崗位設置在通風良好的區域,借助空氣流通降低粉塵濃度,最大限度的緩解粉塵給人體造成的危害;其次,針對機械鑄造特點及粉塵產生規律,將容易產生粉塵的環節加以集中,通過采取針對性方法進行集中處理;最后,針對機械鑄造中比較精密的設備,應安裝專門的除塵裝置,確保其穩定工作。另外,還可根據生產實際,給工作人員配備專門的服裝,避免其直接接觸粉塵,減少粉塵對其皮膚的刺激,為員工營造良好的工作環境。
2.2 制定相關的防塵措施
機械鑄造企業應結合生產產品特點,制定針對性防塵措施,切實提高防塵效果。首先,認真分析不同鑄造過程產生粉塵的嚴重程度以及產生粉塵的危害性大小,將其規劃到不同的車間中,為采取針對性防塵措施奠定堅實的基礎。其次,安裝專門的通風設備。機械鑄造過程中不斷的將新鮮空氣送入到車間中,使車間員工呼吸新鮮空氣,避免粉塵進入到體內。最后,為防止粉塵給環境造成污染,機械鑄造企業應加強空氣排放前的凈化處理。例如,車間中的空氣經過專門的除塵裝置后才允許排放到空氣中。
2.3 合理布置生產廠房
機械鑄造中的粉塵移動受風向的影響非常大,因此,機械鑄造企業在進行廠房建設時應進行合理的規劃,尤其應注重防塵方面的考慮。一方面,當生產廠房處于北方地區時,應將生產廠房設計在建筑物的上風側,而當其處于南方地區時,應設計在下風側。另一方面,還應考慮工廠的整體走向,一般情況下應設計成南北走向。而且在建設廠房時應預留通風天窗,避免車間中的粉塵大量積累,有效降低車間粉塵濃度。
2.4 選擇合適的鑄造設備
機械鑄造過程中會應用到很多專業設備,考慮到鑄造過程會產生較多粉塵,因此,選擇鑄造設備時應進行綜合考慮,尤其防粉塵指標應能達到規范標準要求。首先,在選購鑄造設備時應充分了解設備性能,重點了解防塵性能,明確粉塵清理工作的位置及周期,從而在后期維護中制定針對性防塵維護策略。其次,配備專門的粉塵裝置。例如安裝防塵罩等,進一步提高鑄造設備防塵性能。最后,鑄造過程中針對較易產生粉塵材料的運輸應利用專門的運輸通道,避免運輸過程中粉塵的產生,導致車間粉塵濃度的增加。
2.5 加強員工防塵工作培訓
為進一步減少機械鑄造過程中粉塵給員工身體造成危害,生產企業應加強員工防塵工作培訓。首先,對于新入職的員工應為其講解防塵的重要性,提高其防塵意識,掌握相關的防塵技巧,從而自覺按照生產規范做好防塵工作。其次,企業應為員工發放防塵面具或口罩等,教會其使用方法,切實做好機械鑄造過程中的防塵工作;最后,定期組織員工進行體檢,及時掌握員工身體狀況。對于出現身體不適的員工應及時調離原來工作崗位,并及時給員工進行針對性治療幫助其盡快恢復。
3 結束語
機械鑄造是機械生產中的重要組成部分,在推動我國機械行業穩步發展上扮演著重要角色。因此,為保證機械鑄造行業健康、穩步發展應認真研究機械鑄造存在的問題,尤其應注重處理粉塵危害問題,積極采取針對性解決方案,有效避免其給員工、環境以及生產造成的不利影響,為機械鑄造行業的長遠、穩步發展奠定堅實的基礎。
參考文獻
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關鍵詞:煤系高嶺土 煅燒 耐火材料 精密鑄造型砂
一、引言
煤系高嶺土是一種新的工業原料,其很多特性優于軟質高嶺土,作為我國獨有的礦產資源,其應用領域不斷得到擴展和發現。淮北礦區的煤系高嶺土資源豐富,已探明儲量約3.4億噸。淮北礦業集團朔里礦業公司開發煤系高嶺土產品已有30多年的歷史,加工實踐表明,用煤系高嶺土加工的精密鑄造型殼材料,耐火度高、膨脹系數小、熱化學穩定性好,澆注出的鑄件易脫殼、不變形、收縮率小、光潔度好、成品率高。筆者結合多年的生產實踐和現場管理經驗,著重談談煅燒工藝對熔模精密鑄造型砂質量的影響。
二、煅燒工藝
用回轉窯高溫煅燒煤系高嶺土加工熔模精密鑄造型砂的生產工藝是:原礦破碎(
1.物料的運動過程
生砂由窯尾進料口進入回轉窯,依靠窯筒體的斜度(3~3.5%)及窯的轉動在窯內向前運動。經過預熱帶加熱、煅燒帶反應,生成熟料由出料口流出。
2.燃料的供給
生料進入到窯內,需要繼續吸熱升溫至1300℃左右才能燒成熟料。回轉窯內熱量主要是由窯頭的三通道煤粉燃燒裝置提供。270目煤粉隨空氣以一定的流速從噴煤嘴噴出,與周圍的熱空氣接觸后進行燃燒,燃燒產生大量的熱,熱量以火焰的輻射、熱氣的對流、窯磚(窯皮)傳導等方式傳給物料。煤粉的燃燒空氣可以分為兩個部份,一部份是輸送煤粉、將煤粉與空氣混合均勻及供揮發份燃燒所用的一次空氣。另一部份是依靠羅茨風機送入的潔凈的二次空氣,二次空氣主要作用是助燃。
3.煅燒機理
煤系高嶺土在加熱煅燒精密鑄造型殼材料過程中的變化包括兩個階段,即脫水階段與脫水后產物的轉化階段。煅燒過程中,我們應嚴格控制溫度(1300~1350℃),使高溫下理化反應朝向生成更多莫來石相的方向發展,從而提高產品的耐火度。
3.1脫水階段
100~110℃,濕存水(大氣吸附水)與自由水(吸濕水)的排除;110~400℃,其他礦物雜質帶入水的排除(如多水高嶺石中的水);400~450℃,晶格水開始緩慢排除;450~550℃,晶格水快速排出;500~800℃,脫水緩慢進行;800~1000℃,殘余水排除完畢。羥基與八面體中的Al配位,位于八面體的外側和四面體與八面體晶片之間。外側羥基首先脫除,溫度提高之后,Si、Al之間的羥基才開始脫除。結晶有序度高,脫羥溫度愈高,過程也愈緩慢,在550~700℃ 時,化學反應如下:Al2O3·2SiO2·2H2O(高嶺石) Al2O3·2SiO2偏高嶺石)+2H2O
3.2脫水后產物的轉化階段。煤系高嶺土在高溫下,物料在低溫時水分、碳、有機質全部脫盡,接著新物相在高嶺土加熱過程中脫水析出,新物相的生成使物化變化較為復雜,化學反應如下:在925℃-980℃,2(Al2O3·2SiO2)(偏高嶺石) 2Al2O3·3SiO2(硅鋁尖晶石)+SiO2;在1050~1100℃,2Al2O3·3SiO2(硅鋁尖晶石)2(Al2O3·SiO2)+SiO2(似莫來石);在1200~1400℃,3(Al2O3·SiO2)3Al2O3·2SiO2(莫來石)+SiO2
3.3有資料表明
型砂生產過程中,煅燒溫度在1300~1350℃時,煅燒高嶺土體積密度與氣孔率指標符合要求。高于1350℃時,其體積密度降低、氣孔率升高,這是因為此時方石英大量形成,體積膨脹,同時燒后的物料層理發達導致熟料塊開裂。
三、煅燒工藝需要注意的問題
1.煤質的選擇
回轉窯生產精鑄砂用煤質量要求,見表1。由于回轉窯生產工藝中,物料和煤粉直接接觸,煤含硫量多少、灰分的大小以及其它低熔物對精鑄砂都有影響。煤中雜質及灰分太多,不僅使溫度升不上去,而且煅燒冷卻后有大量的低熔物和型砂表面接觸,等溫度一旦下降時,這些低熔物會立即沉積在精鑄砂表面,使其表面失去光澤,在熔模鑄造焙燒和澆鑄時低熔物熔化,還會出現型殼開裂和跑火現象,降低鑄件質量。因此,生產中要控制好燃煤質量,減少煤中低熔物在精鑄砂表面沉積。
表1 回轉窯生產精鑄砂用煤質量要求參數
2.煅燒火焰的調節
煅燒機理和生產實踐表明,1300~1350℃是煅燒硬質高嶺土的合適溫度。低于這個溫度,煅燒不充分,會出現欠燒料,外在表現為淺紅色或淺灰色。用這樣的型砂制型殼,在焙燒和澆注過程中會發生上述物化反應,使型殼不斷的發生體積變化,造成型殼開裂,強度大幅度下降,澆注時出現漏液、跑火等現象,無法生產出高精度的鑄件。如果溫度再升高,莫來石晶體會不同程度地溶解于出現的低熔雜質液相中,體密密度低質量下降,也浪費燃料。因此,嚴格控制煅燒溫度將是穩定熔模精密鑄造型砂質量的核心。
實際生產過程中,窯爐操作工往往通過觀察火焰的形式及物料的狀態來判斷煅燒溫度是否適宜。回轉窯內火焰外形粗細必需與窯體斷面積相適應,要求比較布滿近料而不觸料。理想的火焰形狀是在任何斷面上保持圓形,縱向剖面應為正柳葉外形(“棒槌形”)。火焰外形的調節一方面取決于煤粉的熱值、灰分、細度和揮發分的大小,另一方面還取決于一次風的風速和風量大小,即窯頭燃燒器的規格和機能,調整好窯內火焰長度也就是調整好燒成帶長度,也即調整控制了物料在高溫燒成帶停留時間,火焰外形和長度影響到熟料中體積密度的大小。因此,要得到優質的精鑄型砂,必需調整火焰長度適中,既不拉長火焰使燒成帶溫度降低,也不縮短火焰使高溫部分過于集中,從而燒壞耐火磚而不利于窯的安全運轉。當煤灰分高、熱值低,其一次風風速應適度加大,對于使用多通道噴煤管的窯應增加內、外凈風風速和風量,使其火焰外形盡量控制不發散而形成正常火焰。
3.窯內負壓的控制
回轉窯系統都是在負壓下工作。通過在窯尾煙室安裝差壓變送器將窯尾負壓直接反應到窯頭操作儀表盤上,便于操作工掌握窯內氣流情況。負壓的變換也就顯示這窯內氣流速度的變化,窯內氣流速度控制的適當是煅燒出優質產品的重要條件之一。
流速過快使噴入窯內燃料未能充分燃燒即被抽至窯尾排空,造成很大的熱損失,同時煅燒量與產品質量也大打折扣;流速過慢看火時能感覺到窯內發暗而渾濁,如想以增加噴煤量來增加燒成帶溫度是徒勞的,分解帶產生的大量廢棄不能暢通排除窯外,氧氣進不去,煤粉燃燒不充分,火焰溫度低,一次風與燃料的增加只能惡化窯內的煅燒氣氛,而減煤與減一次風造成的后果是同步減少給料量,使窯不能發揮正常生產效率;流速控制得當時,火焰不伸長,火焰明亮且溫度高,此時燒成帶需要較多的物料與此溫度平衡,燒成的產品產量高、質量好。
四、結語
精鑄砂煅燒工藝復雜,系統參數的改變直接影響物料的燒成質量。只要我們在生產實踐中多觀察、勤思考,就一定能掌握指導生產的第一手資料。
參考文獻
[1]宋振動,煤系高嶺土及加工工藝[J],中國礦業,1997,6(4):68-70.
關鍵詞:鑄造機械;產品質量;質量管理
根據設備造型方法的不同,鑄造機械又分為砂型鑄造和特種鑄造。我國國內的的鑄造機械技術逐漸成熟,砂型制造與特種制造不僅有較為完備的設備的支持,更有技術經驗的指導。作為一項基礎性的機械制造業,嚴格把控設備質量是確保企業生產安全的關鍵,也是對社會經濟發展負責的體現。本文圍繞鑄造機械的產品質量作簡要的探討,為鑄造機械的發展提供一定的理論借鑒。
1.鑄造機械產品質量重要性分析
1.1.鑄造機械安全技術分析
鑄造機械的制造工藝是將金屬進行高溫熔化,當其轉變為液態后澆筑到鑄型型腔內部,通過冷卻凝固得到所要求生產的機械設備的形式。在這一過程中,高溫、澆筑、清理等都是對工作人員的操作要求較高的技術。
從其生產的環節來看,鑄造機械的工序較為繁雜,同時,各環節中的危險系數較大,工作人員需要忍受高溫作業、粉塵和煙霧侵襲、噪聲污染等多方面的對人體不利的生產環境,燙傷、爆炸等現象也是鑄造企業較為常見的事故。故而,確保產品生產過程中的安全是企業對員工負責的體現。
生產安全一方面要求企業做好基礎性的安全教育。另一方面也離不開安全操作和科學的生產。操作人員只有確保鑄造機械的產品質量,才能夠盡可能地減少機械返工和重造,大大降低了工人的危險性,另外,由產品質量保障帶來的企業效益能夠加快企業進行技術革新和設備購進的步伐,提高企業生產的科學和安全性。
1.2.我國鑄造機械的現狀分析
從我國鑄造機械的進出口比例來看,鑄造機械產品質量的問題較為嚴重。國外的先進鑄造設備的引進相較于出口而言,有著壓倒性的數量優勢,這不僅是我國機械鑄造業發展情況的體現,更是國內企業進行技術革新和產品質量監管的有力警告。國內市場上的中高端鑄造機械較少,低端產品充斥市場,品種齊全卻核心技術萎靡,這些現象都在一定程度上要求鑄造企業進行質量控制,確保鑄造機械生產過程中的質量安全。
另外,國內的鑄造機械的生產數控化與國外相比依然有不小的差距。數控化的程度低不僅影響著企業生產的效率,同時也加大了工作人員進行質量監管的工作難度。
1.3.經濟發展為鑄造機械提出的新要求
隨著我國經濟發展的不斷提速,鑄造機械的發展也被提出了新的要求。首先,鑄造機械需要在以往的發展基礎上向生產過程綠色化、生產產品優質化、生產效率高效化方面發展,打破目前國內的鑄造機械格局,進行核心技術探索和建設。其次,在科學技術發展的同時積極的引進先進的設備,提高鑄造設備的應用率,加強設備的生產能力建設。同時,將先進的計算機信息技術應用到鑄造機械的生產過程中,使用智能化、數字化、遠程控制,提高生產車間的科學性和安全性。最后,建立完善的信息集成系統,及時的處理技術和生產問題,提高企業鑄造機械生產的效率。
2.鑄造機械產品質量管理工作的實施措施
2.1.生產環節上的質量管理
鑄造機械的生產工藝不僅包含多個生產環節,其對操作人員的能力也有一定的要求。因此,從生產環節上加強鑄造機械的質量管理工作十分必要。
首先,根據不同鑄造設備的工藝要求進行合理的生產過程控制。在鑄造機械生產中,部分機械設備需要工作人員進行熱處理,而部分鑄件需要工作人員對其進行防銹油處理,這些工藝細節上的差別并不影響整體的鑄造設備的生產流程,在開展相應的工作過程中,生產車間管理人員需要綜合基本的生產流程進行人員安排,確保生產流程的規范性和科學性,
其次,加強生產環節中的鑄件質量檢測和控制。針對鑄件生產過程中工藝的不同進行鑄件工藝的參數識別,確定每一鑄件的制造工藝和技術參數。不同的鑄件其生產工藝的難度系數也有相應的區別,生產車間管理人員需要結合各操作人員能力的不同對其崗位進行適當的調整。環節不同其操作步驟也不盡相同,混砂、造型、砂型烘干、澆包、落砂、清理等都需要操作人員具備一定的操作經驗和能力。
2.2.鑄造機械生產材料和設備控制
首先,企業需要對材料供應商進行適當的管理,對材料購進進行嚴格把關。第一,控制原材料供應商的材料供應。原材料的購進包括質量檢驗、材料運輸、材料貯藏等環節,工作人員需要針對不同的環節進行措施的落實。質量評估和檢測必不可少,同時,由運輸給材料帶來的磨損現象需要工作人員采取一定的防護措施使之降到最低。材料貯藏也需要工作人員結合材料的特性進行貯藏條件的改善,確保原材料的質量。第二,根據鑄造機械的質量要求進行原材料供應商的慎重選擇。促進原材料質量的改進是一項需要鑄造企業重視的工作,這對原材料供應商的要求也就相對較高。鑄造機械的產品生產需要根據設備質量要求的不同合理的篩選供應商,進而促進供應商及時的更新原材料的質量控制技術。
其次,鑄造機械產業需要積極的進行數控化和信息化管理。在目前國內鑄造機械的現狀下,進行先進設備的引進和數字化控制技術的管理十分必要。一方面,鑄造機械企業需要結合本企業內部的設備情況進行先進設備的引進和已有設備的檢修,確保生產的安全和高效。另一方面,企業需要結合國外的先進管理技術進行信息化管理,建構起較為先進的信息化管理系統。
3.結束語
在機械制造業中,傳統的現代技術已經逐步讓位于先進的科學信息技術,企業的管理與質量監管工作也需要根據科學技術的發展做適當的更新與完善。鑄造機械的質量管理同樣重要,作為基礎性的機械制造,鑄造企業所生產的產品質量直接關系到國家的重工業發展和國家施工安全,因此,鑄造企業需要針對內部技術的不足進行適當的技術革新和管理系統建設。
參考文獻:
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[2]盛國裕,沈海濱,呂麗瑩,等.機械產品質檢方案策劃方法的研究[J].工業計量,2009(09)
關鍵詞:消失模鑄造;自動化生產線;設計要求
隨著現代工業的飛速發展,消失模鑄造技術是推動工業發展的技術之一,相應地對消失模鑄造技術則提出了更高的要求。目前,現代工業領域消失模鑄造生產線多數為開放線,滿足了規模較小化工企業的生產需求,但是對于規模較大企業,尤其是企業在鑄造生產批量大、生產周期短的情況下,開放線難以滿足企業生產需求,而消失模鑄造自動化生產線的設計恰恰能夠彌補開放線的種種生產弊端,自動化生產可以大幅提高生產效率,并能保證鑄件質量。因此對消失模鑄造自動化生產線的設計進行分析研究對推動工業的發展有著十分重要的現實意義。
1.自動化生產線生產規格要求
生產企業要根據客戶對鑄件的需求,如尺寸規格、材質設計砂箱尺寸,確定產品生產綱領,進而根據企業車間的實際生產能力設計生產線,對生產線進行整體布局。有關技術人員要計算出生產線每天每小時的產量,以此計算出生產線每天每小時的砂處理量,分析數據進而選取適合生產線生產的消失模砂處理系統。生產規格計算主要分為以下幾個步驟: 第一,生產綱領計算;第二,根據鑄件圖樣對工藝進行分析;第三,結合生產綱領、企業生產水平,擬定鑄件的報廢率、造型及制模報廢率;第四,對砂箱尺寸及每箱樣模鑄件數量進行確定;第五,計算出真空系統、砂處理系統的規格型號、技術參數及數量;第六,合理選擇鑄造生產線的生產線布局形式,合理設置生產線的生產節拍。
2. 消失模鑄造全自動化生產線的砂處理系統分析
2.1.落砂篩分
落砂篩分主要分為兩級。一級篩分是通過振動篩分機對篩箱子中的雜物進行篩除處理,主要是篩除直徑大于5mm的雜物;二級篩分是分層直線振動篩分機將砂箱中直徑在10目到100目的雜物及細沙篩除,其目的是為了增加砂子的透氣性能。
2.2.風選、磁選功能
通過調節風機功能將干熱砂風設置為風幕狀下落,干熱砂分級主要是靠調節閥調量大小控制;永磁分離滾筒將砂、鐵分離,磁選分離后的干砂流入到下一工序設備中,磁選分離出干砂中摻雜的雜物,并流入廢料箱中。分離工藝過程中產生的粉塵通過風機口進入除塵系統。
2.3.二級舊砂冷卻方式可確保生產線的連續生產。
熱砂冷卻技術是消失模鑄造生產線設計的重要核心技術之一,熱砂冷卻技術水平將關系著鑄造自動化生產線設計質量。由于消失模生產過程中,熱砂具有冷卻速度較慢的特點,因此該設計將選用二級舊砂冷卻的方式作為設計思想。鑄造落砂時通常要經此工藝將熱砂的溫度將下來。此工藝一級冷卻采用水冷式沸騰冷卻床冷卻,二級冷卻采用砂溫調解器調節有關設備冷卻熱砂。其中,沸騰冷卻床冷卻過程中熱交換的形式較為多樣,包括水與熱砂、空氣與熱砂等熱交換形式。呈沸騰狀態的熱砂熱交換的效率較高,固采用二級舊砂冷卻方式。熱交換過程中沸騰的熱砂所產生的風塵將隨著熱空氣被吸入除塵器,冷卻后的干砂純度較高,即保證了干砂的透氣性能,又起到了降溫的作用。砂溫調節器主要是通過砂子和循環水管間接觸發生熱交換起到降低砂溫度的作用,宜用于自動化生產線,實現生產線的自動化生產。
2.4.砂輸送環節
砂輸送在落砂時溫度極高,振動輸送機可有效將高溫砂子輸送到指定位置。此外冷卻中的砂可通過帶式提升機或者是皮帶輸送機將砂子提升到一定高度及水平距離輸送。
2.5.生產線控制
采用PLC系統實現生產線的自動控制。包括:計算機控制模、擬屏控制和觸摸屏控制方式。
2.6.除塵系統
消失模鑄造是目前較為先進的鑄造工藝,該工藝的主要優勢在于綠色、環保。消失模鑄造生產線在砂處理過程中所使用的除塵系統,應根據砂處理量及生產線的生產能力選取設備。根據砂處理系統除塵風量確定除塵器風機功率。除塵系統設計完畢后,每個揚塵點要設置風量調節閥,目的是確保每個管路風量適合生產需求。
3. 消失模鑄造自動化生產線的砂箱運行
砂箱在液壓推箱機、電動過渡小車及全自動液壓翻箱子機的作用下實現了砂箱在系統軌道上的全自動運行。通過計算設置各設備參數,砂箱運行節拍和生產線節拍保持一致。觸摸屏控制運行節拍,砂箱全自動化運行。
4. 真空負壓系統
消失模鑄造鑄件的造型及澆筑都是在真空條件下進行。真空負壓系統是由特制砂箱和負壓系統共同組成,形成一個封閉的系統。在真空消失模鑄造工藝中真空泵是最基本最主要的設備。真空負壓系統主要組成部件包括;真空泵、穩壓罐、濕法除塵器和汽水分離器。選取真空本時要保證其吸氣量大,而對于真空泵的其它要求并不是很嚴格。其中真空泵吸氣量大小可根據澆鑄件體積、鑄件的金屬材質、砂箱的體積及澆注過程中所用的砂箱數量進行選擇判斷。
5. 消失模鑄造自動化生產線加砂方式
消失模鑄造的加砂方式主要有軟管人工加砂、螺旋給料加砂及雨淋加砂。其中,雨淋加砂是目前消失模鑄造自動化生產線中應用最為廣泛的加砂方式。該加砂方式主要是通過對多孔板中動板、靜板相對位置的調節來改變漏沙孔橫截面積。進而控制砂雨的大小。該加砂方式加砂速度快、加砂均勻,提高了消失模鑄造自動化生產線的生產效率及產品質量。
6.結語
消失模鑄造技術是目前鑄造業中應用最為廣泛的技術,加強對消失模鑄造技術的研究,科學合理地設計出消失模鑄造生產線自動化運行方案對提高行業的生產效率有著十分重要的現實意義。
參考文獻:
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[2] 格萊特?米奇爾.金屬制品失泡沫壓力鑄造方法[P].中國專利:1990―09一l0.
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