고급 수치 제어 비스듬한 레일 선반 선반의 레일은 일반적으로 45 ° 또는 30 ° 의 비스듬한 배치를 사용하는데, 이러한 설계 방식을 채택하면 다음과 같은 몇 가지 우세가 있다: 첫째, 침대 몸체 레일은 모든 힘을 견딜 필요가 없고, 비스듬한 레일 수치 제어 선반 선반의 단면적은 같은 규격의 평상체보다 크며, 그 굴곡과 비틀림 방지 능력이 더 강하다;둘째, 레일은 철 부스러기가 쉽게 남아 있지 않으며, 고속으로 이동할 때 레일은 철 부스러기에 긁히지 않을 뿐만 아니라 힘을 받는 면에 각도가 있어 동등한 재료와 힘을 받는 상황에서 선반의 안정을 보장한다;셋째, 비스듬한 레일 침대는 일반적으로 모두 전체적으로 주조되어 강인성이 상대적으로 높다.그러므로 사선로수치제어선반은 고정밀도, 효률고지에서 부품의 굵기, 정밀가공을 완성할수 있어 공업기업에서 갈수록 광범위하게 응용되고있다.비스듬한 레일 수치 제어 선반의 중요한 구성 부분 중 하나인 비스듬한 레일 선반의 수요량도 날로 증가하고 있으며, 동시에 그 품질에 대한 요구도 날로 높아지고 있다.

주조 기업이 비스듬한 레일 베드 제조 점유율을 차지할 수 있는 것이 특히 중요하다.비스듬한 레일 선반은 필자 회사에서 생산하는 중요한 주물 중의 하나이다.양질의 주조 공예 방안을 설계하고 간편하고 실행하기 쉬운 조형 방법과 규범화된 조작 규정을 제정하는 것은 고객의 요구를 만족시키는 고품질 사도 레일 침대 주물을 생산하는 효과적인 방법이다.다음은 필자 단위에서 생산한 일종의 비스듬한 레일 상체를 예로 들어 그 주조 공예 설계 과정을 소개한다.

1 비스듬한 레일 베드 소개

비스듬한 레일 선반은 고급 디지털 제어 선반의 핵심 부품 중 하나로서 그 주물의 품질을 보장하는 것이 매우 중요하다.그림 1은 비스듬한 레일 침대 몸체 입체도이며, 그 재질은 HT300이며, 주형 조직 A형 흑연 80% 이상, 펄 90% 이상, 주물 본체 경도 HB180~220, 주물 총중량 1600kg, 외부 윤곽 크기 1880mm (길이) 를 요구한다×965mm(폭)×1020mm (높이), 주물의 주요 벽 두께 20mm, 근판 벽 두께 15mm, 주물 구조가 복잡하고 내강은 상하 두 개의 공강으로 구성되며 하나의 사심으로 형성될 수 없다 (내강 사심의 배기에도 불리하다), 사방 볼록대가 비교적 많아 쉽게 형성되지 않는다.레일과 수평면 사이는 30 ° 각도이며 레일 면은 전체 작업셀의 주요 슬라이딩 면과 수력 면이므로 치수 정밀도와 품질 요구 사항을 보장해야 합니다.주물 레일에 기공, 찌꺼기 등 주조 결함이 나타나기 쉬우므로 공예 설계는 주입 시스템이 큰 찌꺼기 배출 작용을 발휘하도록 하는 것을 고려해야 한다. 또한 고온의 철액이 분산되고 신속하게 형강에 들어가 주물 충전 및 응고 과정의 온도장이 균일하도록 해야 한다. 주물의 기체 조직은 일치성이 높고 고품질의 주물을 얻을 수 있기 때문에 합리적인 주조 공예를 설계하는 것이 이 주물을 성공적으로 생산하는 관건이다.

일

그림 1 사선 레일 베드 입체도

2 사선 레일 선반의 주조 공정 설계

주입 위치의 확정.주물의 중요한 가공 표면, 주요 작업 표면 및 힘 받는 표면에 따라 가능한 한 주형의 하부 또는 측면에 배치해야합니다.가능한 한 사심의 수량이 적어도 사심의 위치, 고정과 배기에 유리하도록 하는 원칙은 침대의 바닥이 위로 향하고 레일이 측면에 주입되는 위치를 선택한다. 그림2와 같이 레일의 품질을 확보하고 레일에 사안, 기공, 찌꺼기 등 결함이 발생하는 것을 방지한다.

이

그림 2 사선 레일 베드 주입 위치

파팅 면의 결정.주물의 전부 또는 주요 부분을 같은 상자에 넣어 틀린 상자로 인한 사이즈 편차를 줄인다.가능한 한 가공 포지셔닝 면과 주요 가공 면을 같은 상자에 넣어 가공 포지셔닝의 사이즈 편차를 줄인다;몰딩을 용이하게 하기 위해 파팅 면은 캐스트 부품에서 큰 단면까지입니다.상자를 합치고 사심을 검사하기 편리하도록 가능한 한 사심이 하주형에 위치하도록 해야 한다. 따라서 그림3과 같은 침대 밑면을 분형면으로 하고 주물의 주요 부분은 하주형, 레일은 측면, 몇 곳의 볼록대만 상주형으로 한다.

삼

그림 3 사선 레일 선반 공예 방안 단면 약도

프로세스 매개변수의 결정입니다.주조 수축률: 이 부품은 수지사 주조의 회주철로서 생산 중장기적으로 축적된 경험에 근거하여 주조 수축률을 1% 로 확정한다.기계 가공 여유: 주물의 기본 치수에 따라 고객이 요구하는 KS 또는 JIS 주물 치수 공차 등급인 CT11에 따라 기계 가공 여유 등급을 F급으로 집행하고 가공 여유를 9mm, 기모면 가공 여유를 8~10mm로 설정한다.파팅 음수: 선택한 샌드박스 길이 크기에 따라 파팅 음수는 2mm입니다.

샌드코어 디자인.사심 설계는 다음과 같은 원칙을 따라야 한다: 사심의 주사면은 가능한 한 크고, 심지를 만들 때 모래를 채우고 도정하기 편리하며, 심골을 배치하고 배기 조치를 취하기 편리하다;모래 매립면에 살아있는 블록을 설치하는 것을 피하여 모래 코어 제작에 편리하다;사심 설계는 사심 조립 및 고정에 편리하고 주물의 정밀도를 보장하는 등을 고려해야 한다.침대 몸체 주물의 구조 특징에 따라 주물의 길이, 너비 방향 바깥쪽에 분산 볼록대가 많아 모형을 만들 수 없기 때문에 주물의 사방 설계를 사심으로 형성하여 측립면 사심으로 한다;레일 부분의 외형은 직접 모델링할 수 없으며, 여전히 설계는 모래심으로 형성되어 있으며, 밑줄 레일심이다;주물의 내강은 상, 하층으로 나뉘어 하나의 사심으로 연결할 수 없기 때문에 상하 두 층의 사심으로 설계되어 사심 사이는 심두심좌를 통해 고정된다.그림3 비스듬한 레일 베드 공예 방안의 단면 약도를 통해 알 수 있듯이, 사심은 기본적으로 세로로 3층으로 나뉘고, 가로로 세 부분으로 나뉘며, 사심은 모두 하주형에 위치하며, 내강심과 레일심 사이에는 심지로 고정되어 있다.

주입 시스템의 설계.그림 4는 사선 레일 베드 주입 시스템 약도를 보여 줍니다.주입 시스템 설계는 반폐쇄식 주입 시스템을 사용하는데, 이 주입 시스템 내의 주입은 작은 제어 면적, 가로 주입 면적이 가장 크다. 주입 과정에서 주입 시스템은 가득 찰 수 있지만 비교적 폐쇄식이 늦고 유속이 느리며, 완류식 주입 시스템이라고도 하며, 일정한 찌꺼기 방지 능력을 가지고 있으며, 충전형은 안정적이다.주입 시스템의 찌꺼기 방지 능력을 더욱 강하게 하기 위하여, 작은 제어 면적에 도달한 후, 세라믹 필터를 증설하여 철액을 한층 더 정화하는 동시에 액류를 안정시키는 작용을 하여 철액이 형강에 들어갈 때 형심에 대한 씻는 힘을 낮추고, 주물에 찌꺼기, 샌드아이 등 결함이 나타나지 않도록 보장한다;주물 충전 및 응고 과정의 온도장이 균일하고 주물 기체 조직의 일치성이 높도록 내부 주입도는 분산 바닥 주입식을 채택한다.

사

그림 4 사선 레일 베드 주입 시스템 약도

주입 시스템의 단면 비율은 다음과 같습니다.ΣF 내:ΣF 가로:ΣF 직선 = 1: 1.3: 1.15, 주입 시스템 내 주입도의 작은 제어 흐름 단면적은 오찬 공식에 의해ΣF ~ 작은 크기 = G/(ρtμ）계산합니다. 여기서ΣF에서 소까지는 주입 시스템에서 소총단면적, 단위 cm2까지;G는 주물의 주입 중량, 단위 kg;t는 금속액 충전형 챔버의 총 시간, 단위 s;μ전체 캐비티를 채울 때 주입 시스템 저류 단면의 유량 계수는 Hp가 캐비티를 채울 때의 평균 계산 압두이며 단위는 cm입니다.계산된 것ΣF ~ 소형 = 23.1cm2.충전 시간 t는 55~60s.금속 액면의 상승 속도 V=C/t=17-18.5 mm/s를 검산하고, 그 중 C는 주물 주입 위치 높이, 단위 mm이다.t는 얻은 주입 시간, 단위 s를 계산한다.V는 형강 내 금속 액면의 평균 상승 속도이며, 그 값은 작은 액면까지의 상승 속도보다 크기 때문에 주입 시간이 합리적이다.

배기 배출구 설계.이 침대 몸체는 회색 주철 부품이고 벽 두께가 비교적 큰 레일은 주입 위치의 하단에 위치하고 나머지 위치의 주물 벽 두께는 20mm 정도이며 주물에 축공 축송 결함이 발생하는 경향이 비교적 작기 때문에 설계 보축 배출구를 고려할 필요가 없기 때문에 배출구를 설치하는 것은 주로 배기, 슬래그 집합 및 철액을 주입할 때 형강이 충만한지 직관적으로 판정할 수 있다.출구는 주물의 가장 높은 곳에 설치되어 주물 정리에 편리하도록 출구 단면은 직사각형, 너비 10mm를 사용하며 실제 생산에서 주물의 공예 출품률을 고려하여 설계할 때 각 출구 단면적의 합이 내부도 단면적의 합보다 크도록 하면 된다.

타입, 코어 모래 배합 및 성능.수지사 조형 방법을 채택하여 그 형태의 모래 배합 비율은 신사 5~10%, 재생사 90%~95%, 수지는 전체 모래량의 0.9~1.1%, 경화제는 수지의 40~60%이다.형사 성능은 1h 강도는 0.3~0.5MPa, 24h 강도는 0.8~1.2MPa이다.그 심사의 배합 비율은 신사 5~10%, 재생사 90%~95%, 수지가 전체 모래량의 1~1.2%, 경화제는 수지의 40~60%이다.코어 샌드 성능은 1h 강도는 0.3~0.5MPa, 24h 강도는 0.9~1.3MPa입니다.형, 심사의 24h 발기량은 모두 22mL/g보다 작고 통기성은 400보다 커야 한다.

정련 공예 방안.침대 몸체는"합성 주철"을 채용하여 생산한다. 즉 용광로 재료 배합 비율에 높은 비율의 폐강을 첨가하고, 증탄제를 통해 탄소를 증가시켜 기체 조직을 세분화하고, 침대 몸체의 성능을 향상시킨다. 침대 몸체의 용광로 재료 배합 비율은 표 1을 참조한다.

침대의 조직 성능 요구를 안정적으로 만족시키기 위해 Sn을 첨가하여 주광체 함량을 높이고 나아가 침대의 레일의 경도를 높이기 위해 그 화학 성분 제어는 표2를 참조한다.

주입 온도는 1360~1390 ℃ 이다.주입 유입 후 빠르게 주입컵을 가득 채워야 하며, 철액을 주입컵 4/5에 주입한 후 뽑기 시작한다.주입 과정 중, 주입구 컵을 시종 가득 찬 상태로 유지하며, 철액이 튀거나 소용돌이가 생기지 않도록 한다.주입컵의 액면은 고도의 평온을 유지하며, 위아래로 돌거나 철액이 물컵밖으로 넘치게 해서는 안 된다.공예 요구에 따라 철액의 무게를 주입하고, 너무 일찍 수류하거나 단류해서는 안 된다.철액이 형강 안에 반쯤 들어갔을 때 점화하여 공기를 끌어들인다.

침대의 주물은 분석검측을 거쳐 금상조직이 량호하고 A형흑연을 위주로 하며 길이가 4급이고 주광체함량이 95% 이상이며 뚜렷한 린공정과 탄화물이 없으며 인장강도가 300MPa 이상이고 본체의 경도가 HB180~190이다.

3 주물 기공 및 원인 분석

이 제품은 소량 생산 시험 제작을 거친 후 다음과 같은 품질 문제를 발견했다: 50% 의 주물이 그림 5와 같은 위치에 결함이 있고, 결함의 종류가 비교적 단일하며, 상태가 일치하며, 위치가 고정되어 있으며, 모두 주물의 표면에 있는 지각 위치에 있다.결함의 외관 (그림 6) 에 근거하여 결함을 기공으로 판정하였는데, 어떤 부품은 기공의 결함이 매우 크며, 심지어 전체 지각 볼록대가 모두 비어 있다.

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그림 5 주물 기공 결함 사진

육

그림 6 주물 기공 결함 확대 사진

3.1 기공 발생 기리

비록 기공이 발생하는 원인은 매우 복잡하지만, 일반적으로 그것을 두 종류로 귀납한다: 한 종류는 금속액이 냉각 과정 중에 금속액 자체에서 석출된 기체로 인한 기공으로,"석출성 기공"이라고 한다;다른 한 부류는 철액의 외부에서 침입한 기체 (주로 모래형, 모래심 등에서 온) 로 형성된 기공으로서 이를"침입성기공"이라고 한다.

석출성 기공의 형성 기리: 금속이 고체에서 액체로 변할 때 기체를 흡수하고 용해하는 능력이 급격히 증가하며, 금속액의 온도가 높을수록 기체의 용해도가 커진다.금속액의 과열도가 높고 용해시간이 길수록 금속은 기체를 흡수하는 양이 많아진다 (특히 전기난로로 정련하는 조작이 부적절하다). 기량이 많은 금속액을 모래형에 주입한 후 금속액은 냉각응고 과정에서 기체가 다시 석출된다. 석출된 기포가 금속액에서 액면으로 떠올라 흩어질 수 있다면 주물은 기공이 생기지 않는다.기체가 너무 많이 용해되고 특히 산화가 심한 금속액이 탈산소조치를 취하지 않을 때 기체는 미처 떠오르지 못하고 흩어지며 금속액이 응고되면 주물에 기공이 나타난다.금속액이 냉각되어 응고될 때, 형강에 가까운 금속액이 먼저 응고되고, 벽 두께가 비교적 큰 곳의 금속액은 냉각이 상대적으로 느리다. 액체 상태의 철액 중의 기포가 상승할 때, 주물 바깥 표면은 이미 외피를 형성한다. 이렇게 기포는 액체와 고체의 결합 부위 사이에 남아 있기 때문에 종종 주물 위 표면의 외피 아래에 기공이 매우 많다.석출성 기공이 심할 때 한 가지 특징이 있는데, 바로 전체 주물의 어떤 단면에도 크기가 다른 구멍이 가득 차 있다는 것이다. 특히 주물에서 후응고 부위까지 벌집 모양의 기공이 형성될 수 있다. 게다가 같은 난로의 차철액이 주입된 주물은 대부분 이런 결함이 있다.

침입성 기공의 형성 기리: 금속액이 형강에 들어간 후, 금속액은 모래형 (심자) 에 격렬한 열작용을 일으켜 형강 표면의 모래층을 금속액에 거의 가까운 온도로 빠르게 가열시킨다. 형 (심) 모래의 수분이 갑자기 증발하여 대량의 기체를 형성한다. 게다가 형 (심) 모래의 기타 유기물의 연소와 휘발도 대량의 기체를 발생시킨다. 기체가 팽창, 팽창,기체량의 증가와 기체의 온도의 상승은 매우 큰 기체의 압력을 형성한다. 일부 기체는 형 (심) 배기구를 통해 형 밖으로 배출될 수 있다. 형강 내의 남은 기체의 압력은 다소 낮아진다. 그러나 기체가 전부 모래형을 통과하지 못하고 빠져나가기 때문에 일부 기체는 금속액에 침입할 수 있다.이 단계에서 형강 내에는 형강 벽, 기체 공간, 금속액 표면 저항의 세 가지 상호작용 관계가 존재한다.금속액이 주입됨에 따라 형강의 공간이 점차 줄어들고 기체에 존재하는 공간의 압력이 점차 증대된다. 이때 기체는 형벽과 금속액면에 동시에 하나의 작용력이 있다. 이 작용력에서 만약 형사의 통기성능이 좋고 배기공이 비교적 많으며 출구위치설계가 정확하면 기체는 금속액의 밀어냄에서 순조롭게 배출된다.반대로 남은 기체의 압력이 금속액 표면의 저항보다 크면 기체가 어느 한 점에서 금속액으로 들어가 기공 결함을 형성한다.

이 주물의 결함에 대해 다음과 같이 기공의 발생기리, 공예설계, 현장조작, 주입과정표현의 상태 등 면에서 구체적으로 분석한다.

3.2 공정 설계

공예적으로 볼 때, 주물의 내강은 모두 사심으로 형성되며, 높이 방향은 3층 사심, 레일 하단의 사심, 심두를 통해 아래로 배기한다;내강 상하 두 층의 사심 사이는 심두를 통해 고정되고, 하층 사심은 심두를 통해 배기줄을 상층 심으로 끌어들이고, 상층 심은 다시 상주형과의 투공을 통해 기체를 상형으로 끌어들이고, 다시 사형 외부를 배출한다. 그림3과 같다.이로부터 알수 있는바 이런 설계는 사심의 배기통로가 원활하지 못하여 사심의 배기에 불리하다.

3.3 현장 운영

레일과 주물 내강 사이에는 구멍이 없다. 중간 코어와 밑줄 레일 코어를 조립할 때, 그것들 사이에는 코어 지지대로 지탱한다. 코어 지지대가 견고하지 않을 때, 내강 코어는 금속액의 작용을 받아 이동하거나 견고하지 않다. 코어와 코어 사이, 코어와 주형 사이에 간격이 생기면 금속액은 간극에 들어가 기도를 막아 가스 배출형 챔버가 원활하지 않고 기공이 생기기 쉬우며 심한 사레 현상이 발생한다.주물에 대면적의 공기구멍이 생기게 하다.

3.4 주입 프로세스 상태

주입 과정에서 불꽃이 심하게 튀는 것을 자주 발견하는데, 주입한 후 후기에 이르러 공기구멍의 바늘구멍이나 배출구에서 불꽃이 있는 기체를 배출하고, 기체가 밖으로 튀어나올 때 훅훅 소리를 낸다.

종합적으로 분석하면, 이 기공의 결함은 수지 사심이 발생하고, 사심의 발기량이 크며, 배기 통로가 원활하지 않고, 사심의 배기가 막혀 사심 내의 기체가 빠르게 배출되지 못하여 주물에 침입성 기공이 발생하게 된 것으로 판정한다.

4 공정 개선 조치 및 생산 검증

분석에서 알 수 있듯이, 주물에 의한 기공 발생을 해결하는 주요 조치는 바로 사심의 공기 배출이 원활하도록 보장하고, 기체의 발생을 줄이며, 가능한 한 빨리 형강을 배출하도록 하는 것이기 때문에 다음과 같은 조치를 취한다.

4.1 공정 설계 개선

공정설계에서 개선하여 측립면심을 상하 2층으로 나누고 중간에 배기통로를 남겨두고 외형의 배기구와 대응한다.배기가 원활하지 않은 내강 하층 코어를 침대 옆 입면의 둥근 구멍에서 코어 헤드로, 배기 로프는 코어 헤드에서 측면 입면 상하층 사심의 배기 통로로 끌어들이고, 외형상의 배기 통로를 통해 직접 캐비티 외부로 끌어들인다.그림 7은 공정 개선 후의 사심 설계 상황 단면 약도이고, 그림 8은 공정 개선 후의 사심 설계 배기 통로 약도이다.

칠

그림 7 공정 개선 후의 사심 설계 상황 단면 약도

팔

그림 8 공정 개선 후의 모래 코어 설계 배기 통로 약도

4.2 운영 개선

첫째, 조형할 때 원래 상자당 각각 3개의 공기구멍을 5개로 증가시킨다.둘째, 사심을 제작할 때, 사심에 배기줄을 넣어 통기도로 만들고, 조립한다