印染机滚筒铸造过程中,如何进行工艺参数的控制?
印染机滚筒的铸造工艺参数控制直接决定了产品的内在质量(如致密度、无气孔)和外在精度(如壁厚均匀性、尺寸公差)。由于印染滚筒多采用离心铸造工艺,以下针对该工艺的关键参数控制进行详细解析:
1. 转速控制(最核心参数)
转速决定了离心力的大小,是保证滚筒壁厚均匀和组织致密的关键。
- 控制原则:转速过低,金属液无法紧贴模具内壁,会产生 “雨淋” 现象,导致夹渣、分层;转速过高,会加剧比重偏析(重的金属跑到外层,轻的跑到内层),并增加模具磨损。
-
计算公式:通常根据滚筒内径(,单位 cm)和铸件比重()来计算临界转速。
- 经验公式:
- 其中 为转速(rpm), 为经验系数(通常取 550-700)。
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实际操作:
- 起步阶段:在浇注前,模具应达到预定转速。
- 浇注阶段:转速应保持恒定,避免波动。
- 补缩阶段:对于长滚筒,有时在浇注后期适当降低转速,有利于液体向末端流动补缩,防止末端缩孔。
2. 浇注温度与速度控制
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浇注温度:
- 铜辊:一般控制在 1150℃ - 1200℃。温度过高易导致模具涂料烧损、晶粒粗大;温度过低流动性差,易产生冷隔。
- 铸铁辊:一般控制在 1380℃ - 1420℃。
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浇注速度(流量):
- 要求:必须连续、平稳,不可中断。
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分段控制:
- 起步:略慢,防止金属液飞溅。
- 中间:均匀快速,保证金属液在模具内形成连续的液流层。
- 收尾:略慢,防止最后一滴金属液飞溅。
- 长度控制:对于长滚筒(如 1.5 米以上),浇注时间过长会导致先进入的金属已经凝固,后进入的无法熔合,因此需控制在 30-60 秒 内完成浇注。
3. 模具(铸型)工艺参数
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模具温度:
- 预热:浇注前模具必须预热至 150℃ - 250℃。冷模具会导致铸件表面激冷产生白口(硬点)或裂纹。
- 连续作业:在连续生产时,需通过风冷或水冷控制模具温度不超过上限(通常 < 350℃),防止变形。
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涂料层(关键):
- 厚度:涂料层厚度直接决定了滚筒的内径尺寸。必须严格控制厚度均匀(通常 0.5mm - 1.5mm),否则滚筒会出现 “一头大一头小” 或壁厚不均。
- 成分:铜辊常用石墨涂料(润滑、防粘),铸铁辊常用石英粉或锆英粉涂料。
4. 冷却制度控制
冷却速度决定了铸件的金相组织和内应力。
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铜辊(防反偏析):
- 铜合金凝固时容易出现表面 “出汗”(锌偏析)。
- 工艺控制:通常采用缓慢冷却。在离心机停止后,不要立即喷水或强制冷却,而是利用模具余热进行保温缓冷,或者在铸造后立即进行水韧处理(高温入水)来打断偏析过程。
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铸铁辊(防白口与裂纹):
- 需控制冷却速度适中。若冷却太快,表层会形成硬脆的白口组织,难以加工;若冷却太慢,晶粒粗大。
- 通常在出模后立即放入保温坑或覆盖保温材料。
5. 浇注位置与液面控制
- 浇注管位置:浇注槽(溜槽)必须对准模具中心,且距离模具端面有一定距离(通常 10-20mm),既不能插入太深(防止干扰液流),也不能太远(防止飞溅)。
- 挡渣板:浇注系统中必须设置有效的挡渣板,防止熔渣进入滚筒内壁,这对后续的雕刻和镀铬是致命的缺陷。
6. 典型工艺参数表(参考)
| 参数项目 | 印花铜辊(离心铸造) | 铸铁导布辊(离心铸造) |
|---|---|---|
| 浇注温度 | 1160℃ - 1180℃ | 1380℃ - 1400℃ |
| 模具预热温度 | 200℃ - 250℃ | 150℃ - 200℃ |
| 离心机转速 | 500 - 800 rpm (视直径而定) | 400 - 600 rpm (视直径而定) |
| 浇注时间 | <40 秒 (针对 L=1000mm) | <60 秒 (针对 L=2000mm) |
| 冷却方式 | 随炉缓冷或喷雾冷却 | 空冷或风冷 |
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