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消失模鑄造——正在推廣的鑄造新工藝

     由于鑄造可以在某種程度上自由選定零件的形狀和壁厚,并且鑄件本身具有較高的剛性,所以幾乎在所有的機械和器具中鑄件均被廣泛地采用,特別是那些靜止的機架、箱殼以及壁薄、內(nèi)外結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的各種結(jié)構(gòu)零部件。但是,長期以來,傳統(tǒng)上鑄造一直是采用空腔模(一般為金屬模)-濕砂造型-澆鑄,而且往往需要根據(jù)不同的情況預(yù)先制備泥芯、活塊,慎重選擇合適的分型面、預(yù)留補縮冒口┅┅正是這種多因素、不穩(wěn)定的鑄造工藝過程才使得錯箱夾砂氣孔疏松裂紋冷隔出模及清砂困難之類的鑄造缺陷層出不窮(據(jù)筆者所知有不少廠家鑄件廢品率長年高達30%以上),而且其制模周期長、成本高,造型需要相當(dāng)水平的技藝,員工勞動強度大,作業(yè)環(huán)境惡劣(往往噪聲、粉塵超標,原材料、能源浪費較大)。

     

      消失模鑄造工藝又稱實型鑄造或氣化模鑄造。它是用泡沫塑料(EPSSTMMAEPMMA)高分子材料制作成與零件結(jié)構(gòu)和尺寸完全一樣的實型模具,經(jīng)浸涂耐火粘接涂料(起強化、光潔作用)烘干后陸續(xù)埋入干砂造型,經(jīng)三維微振加負壓緊實,在沒有泥芯、活塊(甚至沒有冒口)的情況下澆入熔化的金屬液(注意在澆鑄和凝固過程中要繼續(xù)保持一定的負壓),使泡沫塑料模受熱氣化進而被金屬取代的一次性成型鑄造新工藝。此種工藝如能突破各關(guān)鍵技術(shù)點,就能充分顯示其優(yōu)越性:較普通空腔金屬(或木)模-濕砂鑄造能獲得較高的毛坯尺寸精度,而且模具制造周期短、成本低,鑄件的結(jié)構(gòu)、形狀不受限制,為新產(chǎn)品配件設(shè)計提供了充分的自由空間。

      消失模鑄造工藝,上世紀6080年代一度被西方少數(shù)工業(yè)發(fā)達國家壟斷,我國改革開放后,尤其近些年來才陸續(xù)被有關(guān)廠家采用。 有效使用這項鑄造工藝的一些國內(nèi)廠家(如:丹管局鑄造廠、邯鄲軍鋼鑄管廠、安徽叉車集團、襄樊華科公司、即墨東風(fēng)器材、山西群英、溫州甌海等)的實踐證明:采用消失模鑄造工藝不僅鑄件毛坯的外觀質(zhì)量好、尺寸精度高,錯箱夾砂等弊病得到根治,而且降低工人的勞動強度,作業(yè)環(huán)境明顯改善;不僅適用于一般的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、高鉻鑄鐵,也同樣適用于高錳耐磨鑄鋼、鎳-鉻耐熱鑄鋼和各種鋁合金鑄件。目前國內(nèi)已經(jīng)成功采用消失模鑄造工藝并取得了良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益的典型鑄件有:炮彈外殼、消防栓殼、電機殼、變速箱殼、磨球、襯板、爐蓖、進(或排)氣岐管、閥體、管件、撥叉、四缸以下缸體、缸蓋、汽車后橋、剎車盤、剎車鼓以及各種曲軸、支板、支架等。

      從上述已經(jīng)成功運用消失模鑄造工藝的種種典型零件形體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和壁厚分析,筆者認為:此項新的鑄造工藝也應(yīng)該能適用于其它機電產(chǎn)品,如各類工業(yè)縫紉機的機殼和相當(dāng)一部分零配件。到目前為止,在這些制造領(lǐng)域里卻少有人嘗試,而依然沿襲著空腔模-濕砂造型-澆鑄的老路,依然繼續(xù)忍受傳統(tǒng)上老的濕砂鑄造工藝帶來的高廢品率、高勞動強度和種種弊端。造成這種保守有余、創(chuàng)新不足局面的原因是多方面的:有的耳目閉塞,一直低頭拉車,根本就不知道消失模鑄造工藝為何物;有的道聽途說,只知道有不少中小企業(yè)雨后春筍般地相繼上馬,不久就一個個又匆匆下馬,但其中原因并不真正清楚;有的習(xí)慣于跟著別人的尾燈前行,對采用消失模鑄造工藝成功和失敗的根本原因從不做科學(xué)、認真的考究;還有的自己無知卻又聽不進專業(yè)人士的科學(xué)進言,企圖只要花上一堆錢,拿來就能用并且要立收點石成金之奇效。

    消失模鑄造工藝既然是一項技術(shù)、一個系統(tǒng)工程,就應(yīng)該一開始就拿出科學(xué)的態(tài)度和方案認真對待,來不得半點馬虎,否則將會付出不必要的昂貴學(xué)費

      企業(yè)上馬消失模鑄造工藝前應(yīng)該組織專門人員(其成員應(yīng)該具備相應(yīng)的資質(zhì)和數(shù)量)進行深入的調(diào)研、資訊、論證,充分估計到它的規(guī)律性、復(fù)雜性。在技術(shù)上應(yīng)該讓有一定實力的領(lǐng)軍人物能對該工藝和加工對象的可靠結(jié)合有詳盡的了解,并且能真正從整個工程的總體設(shè)計、平面布置、設(shè)備選型(含蒸汽鍋爐、預(yù)發(fā)泡設(shè)備、制模設(shè)備、涂掛設(shè)備、干砂造型設(shè)備、熔煉設(shè)備、澆鑄設(shè)備、三廢治理環(huán)保設(shè)備等)、工藝技術(shù)參數(shù)、檢驗指標及規(guī)范制定、產(chǎn)品分期分批試點計劃、員工培訓(xùn)等技術(shù)和經(jīng)濟可靠性進行統(tǒng)籌,并報經(jīng)企業(yè)最高決策層乃至當(dāng)?shù)卣嘘P(guān)部門批準后方能執(zhí)行。

      任何事情都有兩面性,消失模鑄造工藝也不例外地有它的局限性,對于它的各個關(guān)鍵技術(shù)點務(wù)必有清醒的認識。消失模鑄造生產(chǎn)現(xiàn)場有白區(qū)黑區(qū)之分,通常我們將泡沫塑料珠粒預(yù)發(fā)泡、模具成型、涂料浸掛、烘干稱為白區(qū);將干砂造型、熔煉、澆鑄及落砂出模稱為黑區(qū)。從白區(qū)黑區(qū),每個環(huán)節(jié)均有自己的關(guān)鍵技術(shù)點。只有通過優(yōu)化控制各關(guān)鍵技術(shù)點使消失模工藝條件穩(wěn)定,才能確保作為穩(wěn)定生產(chǎn)的基本要素,才能收獲消失模鑄造工藝給企業(yè)帶來的實惠和優(yōu)越性。

      消失模鑄造生產(chǎn)所需原材料種類較多,大致可分為:模型原材(泡沫塑料)、涂料原材(耐火粘接劑)、造型原材(干砂)、熔煉原材(生鐵或其它合金)。經(jīng)驗證明:如何正確控制各種原材料的質(zhì)量和參數(shù),可以說在某種程度上就成了此項新的鑄造工藝成敗的基礎(chǔ)。目前我國消失模鑄造一般都是采用包裝用普通泡沫聚苯乙烯(EPS),此類高分子材料在熱解氣化過程中有對鑄件表面造成增碳的不利趨勢,而且專用涂料及干砂造型尚未形成技術(shù)優(yōu)勢。在諸如此類的細節(jié)上企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自己的實況冷靜分析、慎重對待,不宜照搬照抄拿來就用。另外,消失模鑄造在澆鑄過程中因模型熱解氣化要吸收熱量,因此其澆鑄溫度應(yīng)略高于普通鑄造(30℃50℃);消失模鑄造最忌澆鑄斷斷續(xù)續(xù)、不平穩(wěn),澆鑄時務(wù)必使?jié)部诒瓋?nèi)金屬熔液表面始終如一地保持同等高度,從而使?jié)茶T動壓頭平穩(wěn)。

      工藝是關(guān)鍵,工藝是功夫。消失模鑄造工藝的改進、成熟、完善同樣需要一個不斷探索和積累的過程。專業(yè)的事要用專業(yè)的人,企業(yè)應(yīng)該有幾個諳熟消失模技術(shù)的專門技術(shù)人員分工負責(zé)、互相交流,方能深入了解,避免一家之偏見。從技術(shù)和組織上同時確保消失模鑄造已為成功的企業(yè)所采用,我們不妨效而試之!

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