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消失模工艺不是万能铸造工艺?

来源:未知 佚名 2018-11-24 浏览
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  导语:消失模铸造技术从上世纪60年代传入中国后,经过业内多年研究和应用,在90年代初出现热潮,近20年来在铸造界一度风起云涌,在我国更是一度炙手可热。进入21世纪后,我国消失模铸造技术水平、生产总量更是取得了长足进步。为充分了解消失模铸造工艺的适应性,请读者跟随小编一起探究消失模铸造风生水起的究竟。

  在消失模铸造行业内有一句众所周知的话语:一看就会,一干就废。这是危言耸听吗?

  情景再现——

  有人去生产现场看消失模铸造方法,感叹原来消失模铸造方法这么简单!不就是把白模埋在砂子里直接向它灌注铁液吗?这谁不会?于是乎,回到自己企业,找来一块白模,切割刨铣,拼接粘合,一个铸件白模就成了;再找来一个铁盒子,把白模埋入砂子里,留出充填通道,向里面灌注铁液;冷却下来,把浇口一提,一串铸件就展现在眼前。看铸件外观,确实棱角分明,光亮美观。于是喜形于色,见人就说消失模铸造容易得很。然而,等到将铸件加工剥去外皮,顿时傻眼了,漂亮的外表下面居然疙疙瘩瘩!

  其实,消失模铸造工艺并不简单!

  已从事消失模铸造技术工作24个年头,并担任中国铸造协会消失模分会秘书长的李增民教授表示:“人们一直说,睁着眼睛造型,闭着眼睛浇注,指的是铸造本身就是一个谜,是一个黑匣子。发展了几千年的传统铸造尚且如此,出生才几十年的消失模铸造更是迷雾一团。要弄清事由的来龙去脉,得由外到内、层层分析,才有可能透过现象看到本质。有些人只看到美国、德国,甚至邻国日本消失模铸造做得风生水起的现象,却对消失模铸造需要具备什么基础工艺条件?需要什么材料配合?需要什么样的技术人才支撑?等等问题一无所知,便放出消失模铸造简单的大话,结果是可想而知的。”

  任何一个新的生产工艺面世前,经历过什么曲折,付出了什么代价,这些都是人们看不见的无形经验。李教授回顾我国消失模铸造历程说道:“我国消失模铸造诞生在改革开放市场经济初期,人们当时刚从封闭机制中挣脱出来,正热情高涨地准备大干一场;刚好有人在摇旗呐喊光说好听的了。于是,不少企业在没有前期预研、调研、试验的情况下,不惜血本仓促上马,等到大批废品摆在眼前时,满腔热情和期望被迎头凉水浇灭,转而将消失模铸造贬得一无是处。这些企业冷静之后,感到上都上了,钱都花了,埋怨指责也于事无补,试吧!这一试不要紧,随之而来的烦恼不期而至,力气越花越大,成效还是平平。为了捞回成本,只能委曲求全,做些低档次简单铸件,降低价格,勉强为继。当然,其中不乏赶对了产品又有心计的企业,他们及时调整产品方向,又虚心爱学和四方聘用有真本事的技术人才,于是开始走上良性发展的道路。回顾最近十多年我国消失模铸造的发展历程,依靠消失模铸造走上正途的企业几乎都是重视技术和人才,把看起来简单的事情当作不简单的事情去做的。这些企业重视每一道工序,实行精细化管理,经过历年努力,终于尝到了快乐。”

  仔细对比国外消失模铸造生产企业,也无一不经过刻苦钻研和精细管理。目前,美国、德国、日本等消失模铸造实力国家已将消失模铸造工艺成熟应用于汽车、工程机械、机床、船舶等众多领域。“作为消失模铸造大国,我国两千家消失模铸造企业中真正实现良性发展的约占10%左右。”李增民接着说,“但是,做得好的企业产值几度翻番,确实见到了成效。他们几乎无一不埋头真干,在不断实践中再认识,在认识中再实践,步步提高,步步为赢。而那些倒霉的企业几乎都是偏听偏信,不具备条件仓促上马的。”

  目前我国消失模铸造还在快速发展,每年约有上百家企业上马。实事求是地讲,这些企业大都比以前冷静,其中相当部分做了很多前期工作,如寻找适合的铸件,进行前期试验,经过小批量试生产后再投资规模性生产线。消失模铸造骨干设备企业也在为铸造企业着想,代为实施前期试验、前期试生产等工作,以使铸造企业上马之前做到心中有数,有的放矢。

  正确认识消失模工艺的特性

  消失模铸造工艺被广大铸造企业青睐甚至“迷信”是因为有它自己独特的优势。与其他铸造工艺技术相比,消失模工艺的最大优势在于白模埋入型砂中后不再需要取模,从而不仅使铸造工序大大简化,而且铸件尺寸精度、表面质量大大提高,外观质量接近熔模精密铸件。然而,消失模铸造工艺也有其局限性和使用要求。

  消失模工艺特点

  (1)不使用砂芯,铸件再复杂,都一个白模即可。

  (2)造型时不需要分型,也就不需要进行分型面设计,工艺灵活许多。

  (3)浇冒口工艺设计十分灵活,内浇口可轻松设置在铸件的任何位置,冒口可轻易安置在任何方向。

  (4)使用干砂造型,不需要添加任何粘结剂,铸件落砂极为方便,砂子回用率很高。

  (5)生产效率高、用工人数少,容易实现机械化和自动化,且初期投资小,占地面积少,劳动强度低。

  (6)由于负压浇注和凝固,铸件致密度增大。

  (7)由于浇注时砂箱抽负压,白模气化气体容易集中抽取、处理和排放,车间内部环境好。

  消失模工艺要求

  消失模铸造工艺对生产条件要求比较严格,铸件质量对原辅材料的性能和稳定性影响比较敏感,并且各种条件交叉影响,规律较为复杂,截止目前还没有完全弄清楚。正由于工艺设计比较敏感且规律较复杂,消失模铸造基本上是针对具体铸件一件一议,一件一设计。所以,要求做到:

  (1)包括泡沫珠粒、粘接胶、涂料、干砂等原辅材料来源要稳定、成分要稳定、性能要稳定。

  (2)振动台性能要满足干砂振动充填白模复杂内腔的要求,并且白模要保持尺寸形状稳定。

  (3)包括处理温度、处理流量等干砂旧砂冷却方式要满足对白模不因受热变形的要求。

  (4)白模模片粘接要精确稳定地对正(建议推广机器粘接机)。

  (5)涂敷涂料厚度要均匀,因而要求涂料要有好的涂挂性、流平性、透气性、常温和高温强度、溃散性等(建议使用涂料流平机械)。

  (6)要求白模模具精度高、硬度高、耐磨性好和稳定性高(建议尽量使用整体白模和减少模片数量与粘接缝隙)。

  除此之外,最重要的是要有一批熟练掌握消失模铸造基本原理和生产操作细节、会设计懂管理的有责任心的工程技术人员,他们要能够根据不同材质、不同结构、不同大小铸件匹配具体工艺参数与要求。

  消失模工艺的适用范围

  生产企业要清醒地认识到消失模工艺不是万能工艺,就我国目前技术水平而言,根据其基本原理、浇注后充型过程铁液流动规律、白模气化和气体残留物的移动规律以及产生夹渣、积碳类缺陷的规律,比较适宜以下几类铸件:

  (1)按材质最适宜灰铁铸件,其次是球铁,再次是铸钢,最后是铸铝。

  (2)按结构最适宜壁厚均匀、结构复杂、壁厚范围10~20mm的铸件,如箱体类、壳体类铸件。

  (3)按大小最适宜重量在十几到几百公斤的中等大小铸件,其批量最适宜在10000件以上,白模采用模具成型,浇注使用生产线。

  (4)铸钢件中最适宜不加工、少加工,对内部缺陷要求不高的,如耐磨铸件、耐热铸件,耐腐蚀铸件等。

  (5)采用树脂砂造型的大型铸件中最适宜汽车覆盖件冲压模具、机床床身类铸件,白模采用板材切割加工、数控机床自动加工,浇注方式采用常压浇注或负压浇注。

  上马消失模工艺须综合权衡、反复验证消失模铸造工艺的出现,给中小型传统砂型铸造企业带来哪些冲击?从发展趋势看,它是否会取代传统铸造企业?

  全国消失模与V法铸造学会郭鹏老师表示,虽然消失模工艺可以用很少的资金上马,取消了木模的费用,减少了砂型铸造对熟练铸造工人的依赖,降低了工人的劳动强度,改善了车间的操作环境,企业较易实现转型升级。但是,对于大型铸造企业,消失模铸造工艺并不会带来很大的冲击。因为消失模铸造的生产效率和生产节奏远远落后于先进的自动化垂直造型线或静压造型线,而大型铸造企业往往生产某种或者某类定型产品,也有实力采购自动化造型线。从发展趋势看,消失模铸造也不会取代传统铸造方式。

  事实上,每一种铸造工艺都不可能包打天下、包治百病,它们都有其适合的产品种类。因此,掌握和运用消失模铸造工艺还得从企业本身的特点来实施“私人订制”。

  除了前文介绍的消失模工艺优点、特性与适用范围,消失模工艺也存在一些缺点、不足、不适应情况。如:铁液流动紊乱,容易导致内部夹渣、裹气;我国白模原料中都加入了一种阻燃剂,会使渣量增大;使用负压固型,负压使铁液流动更加紊乱,并导致附壁效应阻挡渣气外排;浇注过程中,白模吸热造成进入型内的铁液前后温差增大,前沿低温铁液引起白模气化不良,导致积碳;浇注产生的大量气体只有通过狭窄的涂料间隙才能外排,所以对涂料质量依赖性很大;使用干砂造型,干砂导热性能低于湿砂,容易造成铸件硬度降低;白模气化产生有毒气体污染空气;生产铸铝件时,较低的浇注温度使白模气化不良,液化的白模污染干砂,导致透气性下降,铸件产生气孔几率增大;由于白模强度低,为不致变形,对内腔复杂的铸件干砂振动充填时不易充填紧实,容易造成内腔局部粘砂;尚未弄清原理与规律;等等。

  为此,企业要按照自身条件和能力、投资回报期望、产品市场特性等,综合考虑以下几方面情况:

  第一,企业自身的人才情况。一定要有懂得消失模铸造技术的技术人员,或派技术人员进行专项学习以掌握基本原理、基本工艺和基本操作等知识。

  第二,企业的市场情况。要分析客户群是否需要消失模铸件,需求量和需求期限怎样,自身生产能力可否满足客户要求等。

  第三,铸件产品情况。要分析所生产的铸件产品是否适合采用消失模铸造工艺。

  除此之外,企业在上消失模成套工艺设备之前,一定要做验证性工艺实验;实验成功,还要进行小批量试生产,直到工艺稳定、铸件质量合格后,才能考虑找消失模铸造专业设备制造企业上成套设备或生产线。要注意的是,一般来说开始试生产期间,铸件合格率一般不会高,要反复摸索适合企业条件的工艺方案和工艺参数。另外,在生产过程中遇到困难和挫折在所难免,不要灰心丧气,一定要冷静分析,找到造成铸件废品的原因,再采取对应的措施。经过一定时期的实践,不断探索和改进,就能逐渐灵活应用消失模铸造工艺了。

  随着我国铸造行业的发展,消失模铸造工艺的优势日益突出,对其研究探索不断深化,一批适合我国国情的适用技术不断涌现,一批大中型企业抓住有利时机,在基本理论与自身条件相结合的研发道路上,不断探索和改进,实现了消失模铸造技术的跨越发展。不过,总体来说,消失模铸造技术还有一个持续发展期,这个发展期速度会增快,而且会实现质的飞跃和量的扩展。所谓质,是指高端铸件生产企业逐渐增多,复杂异形铸件生产逐渐取得突破;而量是指还会有相当一批企业采用消失模铸造工艺。

  李增民强调:“值得注意的是,消失模工艺不是万能工艺,有其适应的铸件类型和结构,希望铸造企业保持头脑清醒,冷静权衡消失模工艺的优劣之处,综合分析产品结构类型是否适合消失模工艺,不要偏听偏信、仓促上马。因为消失模铸造技术在理论和实践方面都还有不少问题没有得到彻底解决。”李增民表示:“作为中国铸造协会消失模分会,我们有责任和义务为企业提供政策、市场、发展、技术等方面的咨询服务和其他支撑服务,使企业能够摸准良性发展和逐渐提高效益的脉搏,充分发挥消失模铸造优势,避免和克服它的劣势,为提高我国铸造技术整体水平做出贡献。”

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