特种铸造的安全技术

由于人类文化的进步，现代科学技术和生产水平的提高，常要求生产出大量同类型的质量高并且稳定的铸件。同时，还要求提高劳动生产率，降低成本，改善劳动条件。普通的砂型铸造已经满足不了这样的要求，所以不得不寻求其它更先进的铸造方法，许多与普通砂型铸造有区别的铸造方法，虽然本身也各不相同，但都通称为“特种铸造”。

    特种铸造方法主要有下列几种：

    （1） 金属型铸造（俗称硬模铸造）；

    （2） 压力铸造；

    （3） 离心铸造；

    （4） 熔模精密铸造（失蜡铸造）；

    （5） 低压铸造；

    （6） 壳型铸造；

    （7） 连续铸造；

    （8） 真空吸铸；

    （9） 挤压铸造；

    （10） 磁型铸造等。

    生产中常用的是前三种，现分述如下。

    一、 金属型铸造

    金属型铸造又称为“硬模铸造”，就是用铸钢、铁或其它金属材料制造铸型，用以浇注各种铸件的工艺方法。

    金属型铸造时可使用金属型芯和砂芯。一套金属型可以浇注几百次至几万次，所以也称为“永久型”。它与普通砂型铸造相比较，具有生产效率高、铸件质量好、改善劳动条件、便于机械化等优点。因而广泛应用于各工业部门铸件的生产，特别是大批量的有色铸件更为合适。

    1． 金属型的要求

    （1） 应保证铸件的形状、尺寸、质量，符合技术要求。

    （2） 正确的浇注系统及冒口，符合铸造工艺的要求。

    （3） 金属型应便于铸件的取出及修理安装的方便。

    （4） 良好的排气。

    （5） 保证金属型能长时间满足工作温度而不翘曲变形的要求。

    （6） 结构尽可能简单，便于加工制造、降低成本，以及便于机械化、自动化，提高生产效率和改善劳动条件。

    2． 金属型铸造常用设备的类型金属型铸造所用的设备，除熔化、起重等与其它铸造生产相同外，还常采用金属型铸造机。其通常将金属型开合，金属芯抽出，铸件顶出动作机械化，从而大大提高了生产率，提高了产品质量，降低了成本，改善了劳动条件。在铸件工艺许可的情况下，金属型应尽可能实现机械化，方能实现金属型铸造的优越性。

    金属型铸造机大致可分成以下三类：

    （1） 手动金属型铸造机（又称为浇注机，浇注台）机器本身没有动力设备，要用人力操纵机械动作。

    （2） 机动金属型铸造机 机器借气动、电动或液压装置完成各项动作。

    （3） 自动或半自动金属型铸造机 在第二类的机器基础上，用机械、电气或射流元件，使机器实现自动化和半自动化。

     金属型铸造机可以设计成通用的或专用的。

    3． 金属型铸造的安全技术

    （1） 操作者必须穿戴好防护用品，如工作服、手套、眼镜、口罩、工作鞋等。

    （2） 金属型预热温度不得低于120℃，禁止在冷模中浇注铸件。

    （3） 浇注工具，撇渣勺等与金属液接触的工具均需预热，坏的浇包不允许使用。

    （4） 各种气动、液压、电动浇注机床，应由专人负责操作，其它人不得乱动。

    （5） 操作者每班工作前应仔细对机床进行检查，紧固件是否有松动现象，活动部分是否正常，各种管道、阀门工作情况是否良好；并定期对活动部分注加润滑油。

    （6） 在使用气动（或液压传动）机床的过程中，操作者不应站在与气缸运动成一直线的位置，必须站在气缸的侧面，避免发生设备失灵的意外事故。

    （7） 工作完毕，应关闭总控制开关，并将各开关转动至零位。

    （8） 必须经常保持场地和机床的整洁。

    二、 压力铸造

    压力铸造是在高压作用下，将液体金属以一定速度注入金属型而获得铸件的方法。压铸常用的压力从10＜sup＞7＜sup＞Pa至10＜sup＞8 ＜sup＞Pa（甚至超过2×10＜sup＞8＜sup＞Pa），速度大约在5~50m/s的范围内。压铸生产的铸件具有：生产效率高；产品质量好；机械性能高；互换性好；铸件壁薄、轮廓清晰等优点。但也存在着设备投资大；模具制造复杂；周期长；合金上还有一定的局限范围等缺点。因此，一般压铸件适用于大批量，合金熔点较低，较小零件的生产。

    常用的压铸合金有：铝合金、锡合金、锌合金、铅合金和铜合金。

    1． 压铸机的安装要求 现代压铸机，按压室的不同可分为热压室压铸机和冷压室压铸机两类。其主要由合型部分、压射部分、动力部分和控制系统所构成。一般各部分安装在一个总的机座上（有时动力部分单独分开）。另外，压铸机还带有或配有单独的合金熔化或保温炉。

    对于压铸机的安装，除了类似一般机床安装——要有一定的基础，保持一定的水平精度等要求外，另外，还要求下列各点：

    （1） 压铸机应安装在单独的厂房内，每台压铸机要用金属防护挡板隔开。

    （2） 压射部分要求压射杆和压室同心，四周间隙均匀。

    （3） 动力部分要求高压油缸及管路系统密封程度要好，避免漏油。

    （4） 控制系统要求稳定性好，安全可靠。

    2． 压铸的安全操作须知

    （1） 操作时不允许站在模具分型面的空间平面范围内，并应注意该范围确已没有人站立时才能压射。

    （2） 与合金液接触的料勺工具必须经过烘烤和预热，以使工具保证干燥和具有一定温度，避免金属液飞溅、冷爆，而造成事故。

    （3） 操作开型时，不得将身体伸入模具分型面之间的空隙内。如果要清理模具或因操作上排除故障而需要进入空隙时，必须事先关闭总开关，并挂上严禁合闸的安全标志。

    （4） 两人以上操作时，必面配合一致，并且由其中一人为主操作，确定一齐操作的其它人，都处于安全位置时，才能合模或压射。

    （5） 更换压射杆时，应按操作规程进行，注意操作机构的按钮、手柄等的相应位置。

    （6） 发现压铸机漏液时，应及时检查原因，并及时排除，以免漏液现象加剧。因为工作液为油液时，漏油易引起火灾。当工作液为乳化液，喷溅入保温炉的金属液上会引起剧烈的气体产生，甚致金属液飞溅伤人。

    （7） 操作人员离开压铸机时，必须关闭总开关。

    三、 离心铸造

    把液体金属注入旋转的铸型，液、型同时旋转，在此情况下，金属进行凝固结晶，这种获得铸件的方法，称为离心铸造。

    合金液注入旋转的铸型后，必须受到适当的离心力，才能使合金克服重力而不淋落，保持壁厚一致，获得优质的铸件。因此，离心力的大小在离心铸造中是个非常重要的工艺参数。

    离心力q=m·ω＜sup＞2＜sup＞·R

    式中 m——合金的质量（g）；

     ω——铸型的旋转角速度（rod/s）；

     R——合金某一点的旋转半径（cm）。

    离心铸造生产的铸件具有：结晶细化、致密、机械性能高；不用坭芯能浇出空心圆筒形铸件，生产效率高；省去了浇冒口系统的金属，提高了金属的收得率；便于对金属浇注；可以浇注成型的薄壁铸件等优点。因而这种工艺方法广泛应用于浇注铸铁管、缸套、涨圈、炮身、辊道、空心轴、轧辊、铜合金的轴套、蜗轮、造纸机铜辊……等。

    1． 离心铸造工艺常用的设备类型 通常离心铸造机可以分为：立式离心铸造机及卧式离心机。如图1所示。其大致结构是机械传动，使铸型旋转达到工艺要求的转速，对于一些要求高的厚壁零件，离心铸造机还装有变速装置。

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    图1 离心铸造机分类示意图

    a）立式离心铸造机 b）卧式悬臂离心铸造机 c）卧式托轮离心铸造机

    2． 离心铸造的安全技术要求

    （1） 离心铸造机上要装有坚固的防护罩，以免浇入炽热的金属熔液后，机器旋转时，防护罩破裂造成伤害事故。

    （2） 浇注前要先把铸型预热到规定温度，连续浇注时，应该用空气或循环水冷却铸型、用水冷时，应注意防止冷却水同金属熔液接触，以免引起爆炸。

    （3） 离心铸造机在开动的时候不准进行加油、紧螺丝或其它工作，离心机附近要保持清洁、整齐没有较为宽敞的通道。

    （4） 在离心浇注机上操作的工人，一定要对机械的性能十分熟悉。工作前一定要把防护用品穿戴好。

    （5） 开动机器前，要详细检查浇注机上的螺丝是否有松动现象；滚动离心机的中心角是否符合工艺规范；空载试车是否平衡稳定。要排除故障后才能投入试用。

    （6） 浇注时的浇注速度应该合适，过快的注速会使离心机负载过重而造成设备、安全事故。

    （7） 铸型的安装固定应该牢固、可靠。特别是大件离心浇注的安全问题，要认真对待.