V法铸造技术

V法铸造技术一什么是V法铸造？

图1.1 V法工艺准备模型

图1.2 V法工艺薄膜加热

图1.3 V法工艺模型抽真空覆面膜、喷涂料

图1.4 V法工艺将砂箱放于模型上

图1.5 V法工艺将砂子加入砂箱、振实

图1.6 V法工艺砂型顶部覆背膜

图1.7 V法工艺砂箱抽真空、模型去真空、起模

图1.8 V法工艺合箱、浇注

图1.9 V法工艺铸件落砂

1 V法铸造原理。

V法铸造，也称真空密封造型法或负压造型法，取‘真空’英文字‘Vacuum’的字头，而简称V法。这种工艺采用不含任何粘结剂的干砂造型，利用塑料薄膜和真空砂箱密封，依靠真空泵形成铸型内外的压力差，使干砂紧实成型，并在负压条件下浇注，待液态金属凝固后，除去真空，砂型溃散，取出铸件。V法铸造和消失模铸造都是继机械成型和化学成型之后的第三代物理成型方法。

2 V法铸造工艺过程

见图1.1——图1.9，九个步骤：

1）准备模具。模具上有透气孔与型板抽气室相连。

2）薄膜加热。将EV A塑料薄膜放置在烤膜器下加热到软化状态。3）覆面膜、喷涂料。是关键工序，通过模具上的透气孔将负压作用于软化的塑料薄膜，使之与模具紧密贴覆；在塑模外喷涂料并烘干。4）放置砂箱。将负压砂箱放置在模具上。

5）加砂振实。加干砂充满砂箱，通过振实台使干砂获得最大密度。6）覆背膜。上型将浇口盆与上型直浇道相连，冒口和排气孔要与大气相通；下型只需将砂子刮平覆背膜。

7）砂箱抽真空、起模。造成砂型内外压差，使干砂得到紧实，同时释放模具抽气室的真空，并通入压缩空气反吹，将砂型与模具分开。8）合箱。将上型与下型合箱，准备浇注。

9）浇注、落砂。浇注时砂型继续抽真空。铸件冷却定形后，除去真空，砂型溃散，取出铸件。

3 造型材料

1）型砂。石英砂，SiO2含量98%以上，粒度70-150目。

2）塑料薄膜。

○1.薄膜必须没有气泡滴和针孔等缺陷，。

○2薄膜必须有很好的延伸性。

○3.成型后的薄膜不再保留弹性。

○4.薄膜不应与模型粘住。

○5.一般常用乙烯醋酸乙烯共聚体薄膜（EV A），厚度0.1-0.2。

3）涂料。根据铸件的材质、外形、壁厚等选用，需具有以下性能：○1.具有适合雾状喷涂的流动性和触变性，能牢固粘附在塑料薄膜上形成致密涂层，快速干燥，发气量较小；

○2.涂料层具备高耐火性能，对金属液有低润湿性，有良好的抗机械渗透粘砂的能力，可替代已熔化或汽化的薄膜，保持铸型完整性；○3.涂料含固量高，浇注后涂料形成烧结剥离层。

4 工艺装备。

1）真空系统。口诀：V法铸造没有巧，全凭负压玩得好。

①真空泵有湿式和干式两种。湿式真空泵又称水环式真空泵，固定安装；干式泵装在天车上，供铸型转运时抽气用。V法铸造需要大流量低负压：造型保压0.03MPa-0.04 MPa，浇注保压0.04 MPa- 0.05MPa，浇注后立即降为0.02MPa ，10-15分钟后解去负压。

②稳压罐。稳定真空系统的压力，缓冲压力波动对造型浇注的影响。

③除尘罐。防止从砂箱内抽吸的细砂或粉尘进入泵内，磨损零件。

④真空管道、控制阀门及负压计。

2）造型设备

①砂箱。有侧面抽气、侧顶面抽气、管式抽气和软管抽气四种形式。

②模型和型板。

③三维振实台。

④薄膜加热器。

3）砂处理系统其作用是落砂、降温、循环使用。

5 V法生产线的几种形式

1）固定式单机造型机组。

2）造型台车移动式。

3）一字型梭动式。

4）转台式造型机组（2工位、4工位、6工位、8工位）

6 V法铸造的优缺点。

A 优点：

1）造型易起模，模具少无磨损，寿命长。

2）铸件尺寸精度高，轮廓清晰，表面光洁。

3）V法干砂保温效果和真空抽吸作用都能提高金属液的流动性，利于生产薄壁铸件。如南京东陶（TOTO）有限公司引进日本

新东铸造生产线，生产高档铸铁浴缸，最大尺寸为1829mm×

1067mm×650mm，重量180kg，壁厚7mm。

4）冒口体积减小。金属液利用率提高。

5）投资较少，砂处理系统较为简单，运行能耗较低。

6）铸件成本降低。

7）V法铸造环境友好。噪音较低；铸件抛丸清理量减少50%以上；

浇注时，薄膜、涂料和树脂砂芯产生的烟气都被真空系统抽走，

过滤后排空，对大气污染少；固体废弃物少，干砂回用高达

95%，符合节能减排要求，被称为‘绿色铸造’。

B 缺点：

1）受薄膜延伸性能的局限，不适宜生产外形复杂铸件。

2）V法制芯技术还不成熟。

3）真空系统始终要与砂型相连。

4）不适合生产小型铸件，生产效率难以提高；

5）铸钢易出现气孔和夹渣等铸造缺陷，低碳钢有较严重的增碳。

二V法铸造的现状和发展

1. 国外

V法造型工艺是日本长野县工业实验室和秋田株式会社20世纪60年代末发明的。现在，世界上有十几个国家和地区约300条生产线在使用，生产设备逐步向大型化发展。铸件材质有铸钢、铸铁和有色金属，铸件壁厚3~340mm。

2. 国内

我国从1974年起进行试验和研究。目前，我国应用V法铸造工艺的约有200多个厂家，数百条生产线，生产铸件品种繁多，如浴盆、配重、铁路叉道、水泵壳体、阀体、变速箱体、耐磨衬板、锅炉片等。材质有铸铁、铸钢及有色金属等。

经过多年经验证明，V法工艺与树脂砂和消失模工艺相比，在铸

件形状允许的条件下，应优先考虑V法工艺。对结构复杂的铸件，可用V法加树脂砂或V法加消失模复合工艺。V法工艺前景看好。

三我厂V法工程概况

1 车间概况

我厂铸钢，源于1969年老厂0.5吨电弧炉。1982年新厂建成投产，铸工车间几经调整，仅保留铸钢，采用CO2硬化水玻璃砂造型水爆清砂工艺，配有1.5吨电弧炉1台、1吨一拖二中频炉1台。2005年11月，简易10吨/时呋喃树脂砂生产线建成试产。2007年5月，装备公司规划我厂以刮板输送机为主导产品，铸钢以槽帮为主，此后铸成630和764等槽帮。2008年6月至9月和2011年9月至2012年3月又进行两次技改工程，改进树脂砂生产线。截止目前，已铸造1250毫米以下的十几种槽帮和其它多种铸件。2012年铸钢件产量达到2030吨，钢水利用率提高到66.3%。但效率、成本和质量尚有一定差距，有待改进。

2 项目依据

2011年3月以后，组织人员去19个单位调研。看到V法铸造工艺简单、质量较好、成本较低、比树脂砂至少降低500元/吨。因此，要优先使用V法铸造工艺，力争过渡到以V法为主，树脂砂为辅。

3 技改原则

1）尽量利用现有厂房和设备，合理布局，统一规划，分期实施。2）不影响现有树脂砂系统的正常生产，稳步过渡。

4 技改方案

1）砂处理系统。暂用原有树脂砂系统，根据发展情况再行改善。2）造型系统。采用两工位的简单配备，一期改建一工位。

3）真空系统。采用2BE-303-55KW真空泵，地沟式管道布置。4）熔炼设备。启用中频炉，过渡为中频炉为主，电弧炉为辅。5）平面布置。详见【V法铸造平面图（4）】。准轨铁道以东，为V 法铸造场地。一期利用原有小树脂砂库改建一工位造型线，二期新建二工位造型线。中跨造型，北侧安装真空泵。北跨合箱、浇注和落砂。6）设备联系。详见【V法铸造机械联系图】。

5 工程进度

2013年初编制项目方案，5月选定设备制造厂，6月选定模型制造厂，7月进行土建工程，8月设备安装，9月调试生产764铲板槽帮。

四下步想法

1 一期完工，生产764铲板，熟悉操作达到1小时造1型。

2 进行二期工程，造型达到2-3箱/时的能力。

3 优化工艺，改进操作，提高质量，降低成本。增加品种规格，逐步扩大V法造型比重。

4 熔炼设备，启用中频炉，逐步过渡到中频炉为主，燃煤退火炉改为台车式电热炉。方便生产，改善环境，充分体现V法绿色铸造的优越性。