采用砂型鑄造大中型不銹鋼鑄件時,由于鑄件厚大帶來的凝固冷卻時間較長,造成占用生產場地周期長、生產效率低,是大型鑄鋼件生產中有待改進的技術問題之一。國內外在采用數值模擬方法解決鑄件充型凝固過程中產生的氧化夾雜、縮孔、縮松、熱裂紋等內部缺陷方面表現突出,但在鑄件表面質量和后續處理方面應用較少。事實上,在鑄件鑄型材質確定的前提下,如果忽略某些影響較小的因素,只考慮影響較大的溫度因素或應變因素,則機械粘砂問題和落砂工藝問題均可以采用定量的方法進行科學設計和預測。實際生產過程中,落砂溫度一般選擇在鑄造合金材料相變結束、而且鑄件殘余應力不發生明顯變化之后的溫度。鑄造手冊或企業標準一般提供一套經驗落砂時間,也有企業通過對鑄件關鍵位置的溫度測量直接確定落砂盯箱時間,如規定大型不銹鋼鑄件的落砂溫度在100℃左右。 鑄件落砂溫度對鑄件質量的影響主要體現在裂紋、變形、殘余應力和相變四個方面。落砂溫度過高時,鑄件容易產生裂紋,在鑄件產生裂紋后再研究落砂溫度是沒有意義的,鑄件裂紋的防止可通過改善鑄件結構、優化鑄造工藝設計來實現;落砂溫度越高,鑄件變形越大,并且鑄件的變形量大小和方向是很難預測的,它與鑄件結構、砂型的束縛、鑄造工藝設計等因素都有關系,目前反變形量在鑄造工藝設計中的應用沒有定量化的標準;落砂溫度越高,鑄態鑄件殘余應力越大,鑄件內部存在的較終殘余應力可通過合理的熱處理工藝改善并滿足使用要求;落砂溫度過高,鑄件在高溫下即迅速冷卻,造成相變不完全,可通過制訂合理的熱處理制度解決相變問題。 鑄造技術標準中對鑄件加工余量和尺寸精度均有限制,完成鑄件圖設計之后,鑄件各部位即存在容許較大變形量。落砂溫度過高時,鑄件的變形量可能會超出容許較大變形量,即落砂溫度的上限。落砂溫度過低時,鑄件冷卻至可操作溫度的時間過長,影響生產效率。因此,鑄件不同冷卻時間與鑄件較大容許變形量兩條曲線的交叉點可作為落砂溫度下限。即圖中剖面線區域為落砂溫度選取范圍,不同結構的鑄件可能具有不同的細節。 bthjzz/