真空設備與鑄造工藝
隨著我國機械工業的發展, 特別是機電產品出口的增加, 傳統的粘土砂鑄造工藝已不能滿足國內外對鑄造質量的要求, 為此鑄造行業不斷地進行設備的創新和技術改造。新工藝方式在我國不斷采用, 其中V 法造型,VRH 工藝造型、V 2EPC 工藝更是在我國的90 年代迅猛發展,而這三項工藝主要設備——真空設備機組經過不斷的完善、發展已經完全適應中國的實際狀況, 得到長足發展。
現就V 法、VRH、V 2EPC 工藝的原理及真空設備組成做如下探討。
一、V 法造型
該工藝方法又稱真空造型法, 減壓或負壓造型法, 全稱真空密封造型法”
（一） 原理及工藝過程
(1) 將模型安裝在中空的抽氣箱上, 模型有許多小孔與中空箱相通, 通過抽氣箱和小孔將
加熱軟化了的塑料膜吸附在模型上(圖1)。
(2) 放置砂箱, 該砂箱為夾層結構, 并且內層開有密布的小孔, 上覆不能透過干砂的濾網。
或在單層砂箱內置抽空過濾管(圖2)。該箱的底面與抽氣箱上平面密封。
(3) 填充干砂, 并同時輕微振動, 使干砂充實在砂箱模型與各結構腔中。刮平放置澆口杯,
(4) 完成鑄模:
通過夾層及內置的抽氣管, 對鑄模吸空, 對底部抽氣箱放氣, 通過大氣壓力, 由砂箱, 上覆薄膜, 下塑料膜的封閉, 使鑄型硬化(圖4)。鑄模即已完成, 依此造出上型、下型和型芯。
(5) 脫箱
經適當的冷卻時間后, 將砂箱內的壓力恢復到常壓狀態, 隨之砂型自行饋散, 鑄件經一定時間保溫取出, 完成工藝過程(圖6)。
（二） 工藝中的真空設備
該工藝過程中從固定底箱后, 一直需有真空設備運行。一般砂箱, 砂型內部和澆注過程中
真空度一般應保持在-0. 053～ - 0. 08M Pa 之間。
1 分離器 2 真空泵 3 管路閥門 4 真空表 5 沉砂罐 6 閥門 7 分配器
(1)真空泵: 因為工藝過程的需要真空度一般為- 0. 053～ - 0. 08M Pa 之間, 因而選用SK、SZ 系列水環式真空泵Z為合適, 在此真空度范圍內有較大的抽速。抽氣量一般與鑄件形狀, 大小, 上、下砂箱的密封有關, 目前還沒有資料指出準確的配比關系, 從我們為用戶制造的設備中, 可以依需用的密封邊長度計算。從經驗一般取單位長度(m ) 需用抽速為:S L = 2～ 3 (m 3öminöm )則總抽速(氣量) 為:S = S L ×L = (2～ 3)L (m 3öm inöm )L 為全部密封長度 應該指出的是, 因為在造型和澆注過程中真空泵一直運轉, 水的循環利用顯得特別重要,要求節約用水, 又不能因水溫升高影響抽氣量,這方面需特殊設計, 在此不再說明。
(2)沉砂罐, 該設備主要作用有2 個, 第一是將粉狀砂塵沉入罐中, 以防止進入真空泵造成磨損。第二是緩沖氣流, 防止瞬間氣流沖擊真空泵, 造成真空泵負荷的急劇變化, 引起電機的損壞, 一般該設備做成特殊構造的水浴結構?？蓪崿F98% 以上過濾沉砂, 也有使用反吹布除塵器的, 但成本要大得多, 也需用另配高壓壓縮氣體。
(3)分配器, 該設備將真空源分配到各個使用真空的工位, 同時該設備可將大部分通過濾
網進入管路中的砂塵吸收, 以減少沉砂罐的工作負荷。
(4)其他附屬設備如振實臺、烤膜器在此不再敘述。
V 法造型中的真空系統連續工作, 但氣流的不穩定沖擊性相對較弱, 選擇的關鍵是系統部件能連續可靠工作。
二、VRH 工藝造型
該工藝方法的全稱為真空置換硬化造型, 該工藝方法是在傳統的CO 2 硬化造型基礎上發展而來。由V acuum Rep lacem en t Harden ing 的字頭拼寫而成。
（一） 工藝
(1)帶模型的底盤到造型工位后, 振實臺的工作方面上升至底盤脫離輥道, 同時夾緊定位砂箱。
(2)由已混砂成定比例的砂頭放砂或由混砂機直接往砂箱中傾置型砂, 并振實。
(3) 將整個砂箱及底盤由真空室(一般為加強的方形) 封閉起來, 抽真空, 至真空度達到-0. 098M Pa 以下, 然后充入CO 2 氣體并且保持至反應完畢, 對真空室放大氣, 真空箱上升, 砂型落入輪道, 至合箱工位。
（二）真空泵系統
VRH工藝真空泵系統相對比較簡單, 但要求真空度要高, 一般為- 0. 098 以下, 以往資料也有要求為- 0. 099M Pa 以下的。
A:傳統的辦法一般為使用H 系列滑閥泵或X 系列單級旋片泵, 但在管路必須配置過濾器, 以防砂塵進入泵體, 但因該兩種泵使用條件苛刻, 噪音大, 因而逐漸被2SK2P1 系列泵組代
替。
B:2SK2P1 系列泵組組成如圖: 2SK 系列真空泵因為對粉塵不敏感, 適合于VRH 工藝, 但真空度一般達不到要求, 為此需配用一級噴射泵。
從2SK2P1 抽速曲線, 如圖11 可以看出, 吸入壓力在0. 1～ 0. 096M Pa 范圍內, P1 將很大程度降低泵口抽速, 而圖示改進方案可以兼具大抽速和高真空的要求, 首先工作時F1 打開,
F2關閉, 泵可按2SK 曲線1 變化, 當吸入壓力低于0. 053M Pa 時關F1, 開F2, P1 工作抽速為曲線2。真空箱: 由砂型和砂箱大小確定, 一般為方形結構, 外置加強筋, 其升降由液壓或氣壓系統拖動, 其底面與底模接合面密封狀態和容積決定著真空泵的大小。抽氣時間一般可按公式:
