气体正压造型技术介绍

气体正压造型，这里指的是用气体（流）压力，以正压直接紧实型砂的方法。

1.气体静压造型

气体静压造型简称静压造型，又称吹气压实造型。其工作原理与工艺过程如图1-36所示。

首先将砂箱置于装有透气塞的模板上，在砂箱中填充配好的型砂。然后将通气盖装在砂箱上，通入压缩空气（压力为0.6MPa），使其在0.3s的短时间内透过型砂，经模板上的透气塞排出，这时型砂被压向模板，型砂越靠近模板，紧实度越大。最后用机械压实板在型砂上进一步压实，使砂型上下紧实度更加均匀。

这种造型方法利用气体静压力，故称气体静压造型。实质上，上层每个砂粒对下层型砂都相当于一个微型（触头）压头，对下层型砂加压。

图1-36　静压造型工艺过程示意图

a）填砂　b）用压缩空气压缩　c）机械压实

1—型砂　2—砂箱　3—透气塞　4—模板　5—通气盖　6—压实板

2.气流冲击造型

气流冲击（air impact）造型是将储存在储气罐中的0.4～0.8MPa的压缩空气，瞬时排出，以均匀的气流冲击型砂面，使型砂紧实的造型方法。

气流冲击造型的紧实原理如图1-37所示。铸型的紧实机构采用脉冲发生器（或叫冲击头），结构似储气罐（图1-37a），内有一小室3，室内压缩空气压力通常为0.4～0.6MPa，称为过剩压力。小室外部压缩空气压力通常比室内的空气压力低0.1MPa，称为储气罐压力。铸型紧实后，脉冲发生器内的残余空气压力，称为均衡压力。

图1-37　气流冲击造型原理(www.xing528.com)

1—储气罐　2—单向快开阀　3—小室　4—分流器　5—隔膜阀　6—辅助框　7—砂箱　8—模样

当砂箱7和辅助框6充满型砂，移到冲击头下边并被压紧后，打开单向快开阀2时，室内压缩空气的过剩压力骤然下降，强制打开隔膜阀5，使压缩空气迅速加速而产生气流冲击，继而由于空气急剧膨胀而形成压力波，其速度可达800m/s；压力波在若干毫秒内穿透整个砂型，使型砂紧实。压力波紧实型砂能力的大小是用压力梯度衡量的。压力梯度（dp/dτ）即是作用在型砂上的压力与产生此压力所需时间的比值。调节脉冲发生器的过剩压力值，即可改变压力梯度的大小。为了得到较高的铸型紧实力，压力梯度必须大于10MPa/s。

气流冲击造型较之静压造型有更强的紧实力，一次紧实，无需补压，即可得到充分而均匀的砂型紧实度。砂型上口平面的硬度可达到70～80，型腔面可达95，中间部分硬度也比较高。

3.燃气爆炸造型

燃气爆炸造型又称燃气冲击（gasimpact）造型。它也是一种气流冲击造型。这种方法是在造型机上方设一储气罐，内充可燃气体（天然气、甲烷、丙烷之类）和空气的混合物，通过点燃，使燃烧爆炸产生的压力冲击型砂而紧实。它的原理及工作程序如图1-38所示有六个步骤。

图1-38　燃气爆炸（冲击）造型原理及工作程序

a）循环开始　b）砂箱随模板车上升　c）填砂　d）关闭加砂百叶窗，天然气进入 e）天然气爆炸冲击型砂　f）模板车下降，废气排除，循环结束

工作开始，模板车向上面的空砂箱和燃烧室移动，通过定量器和百叶窗向砂箱加砂；在百叶窗关闭之后，将煤气（天然气）以事先规定的量送入燃烧室并点燃；在极短的时间内所形成的压力大约为0.45MPa，此工作压力使型砂向模板方向作动力运动，从而获得紧实；然后模板车下降，进行起模，同时抽走废气，废气不会排放到工作场地；在模板车上紧实后的砂型从紧实工位驶出的同时，另一空砂箱随模板车驶入，新的工作周期重新开始。

燃气爆炸造型亦用压力梯度（dp/dτ）来评定砂型紧实度的高低。通过改变这一参数可以满足铸造工艺的不同要求。压力梯度越大，砂型紧实度越高。

燃气爆炸冲击造型，无需补压或预震，造型操作简单；铸型紧实度分布合理，透气性好。这种方法自1978年问世以来，已获得很大发展。

此方法的优点：①可获得均匀的砂型紧实度，砂型硬度高，起模斜度小，铸件精度高，表面粗糙度值低；②造型机结构简单，噪声小，对基础要求不高；③砂型充填性好，吃砂量小，模板利用率高，可节约型砂及混砂能耗，与射压造型比较，可节省压缩空气；④紧实时，型砂没有或很少有横向和斜向运动，故模样磨损小；⑤既可利用高压造型的型砂，也可利用普通机器造型的型砂；⑥生产率高，改善劳动条件。

缺点是：仍有一定的噪声；砂箱或芯盒必须有足够的强度和刚度，箱背表层砂型不整齐且紧实度较低，需刮去5～10mm（有补压操作的除外）。