分析消失模鑄造與砂型鑄造的工藝研究及成效對(duì)比

車建明

摘 要：隨著我國(guó)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，制造業(yè)的技術(shù)也在不斷的提升，制造行業(yè)是“工業(yè)之母”。鑄造器具關(guān)乎產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、穩(wěn)定性、耐用性。所以說(shuō)鑄造發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文詳盡闡述了消失鑄造、砂型鑄造的工藝特點(diǎn)及成效對(duì)比。

關(guān)鍵詞：消失模鑄造；砂型鑄造；工藝研究；成效

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.019

0 引言

消失模鑄造與砂型型鑄造工藝是當(dāng)今鑄造業(yè)的兩大工藝其有缺點(diǎn)也有優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)今制造技術(shù)迅猛發(fā)展下，我們需要對(duì)這兩大工藝加以改良、改進(jìn)、揚(yáng)長(zhǎng)避短，為鑄造業(yè)發(fā)揮出各自的貢獻(xiàn)。

1 消失模鑄造工藝、成效及遠(yuǎn)景

（1）什么叫消失模鑄造工藝：消失模鑄造工藝被稱之為實(shí)型鑄造、汽化模制造，由美國(guó)史洛爾發(fā)明并于1958年取得專利，期初該工藝用于工藝美術(shù)鑄件的生產(chǎn)，50年代末西德最先將消失模鑄造工藝用于工業(yè)鑄件的生產(chǎn)。從此以后，世界各國(guó)鑄造行業(yè)都競(jìng)相研究，研發(fā)出了無(wú)粘結(jié)劑的干砂法，使該工藝進(jìn)入了以物理造型為特征的新實(shí)型鑄造時(shí)期。其特點(diǎn)是采用無(wú)粘結(jié)劑的干砂造型，高頻低幅振動(dòng)緊實(shí)，成型后無(wú)需取出模樣。澆注時(shí)泡沫塑料在金屬的作用下氣化分解。泡沫塑料分解后的空間位置被金屬液體所取代，金屬凝固后就是所要的鑄件。

（2）消失模鑄造工藝成效特點(diǎn)：首先泡沫塑料在制作的過(guò)程中無(wú)需整體完成，可分塊制作再粘接成所需的的形狀，造型時(shí)不需起模，能生產(chǎn)出傳統(tǒng)鋳造法無(wú)法生產(chǎn)的復(fù)雜鑄件，當(dāng)然鑄件尺寸精度和表面光潔度與泡沫塑料件的制造精度是成正比的，已經(jīng)達(dá)到了趨于穩(wěn)定的熔模鑄造的鑄件，大量減少了毛坯的機(jī)械加工量。其次是優(yōu)化簡(jiǎn)化了工藝，造型時(shí)已不用砂芯不用分型，不需起模與合箱，砂處理不需混砂，落砂簡(jiǎn)單方便，還可以有效消除水、粘結(jié)物和附加物所造成的鑄造缺陷。再次就是易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械化生產(chǎn)。且舊砂的回收率可達(dá)到90%以上，能耗成本節(jié)約率在15%左右，鑄件成本降低30%左右。得利于生產(chǎn)工序的大規(guī)模的簡(jiǎn)化，設(shè)備的簡(jiǎn)化，人工物料成本的降低，可以有效的為企業(yè)節(jié)省大筆資金。

（3）消失模鑄造工藝的研究方向：首先是消失模模型材料及制模技術(shù)的研究，消失模鑄造是使熔化的液態(tài)金屬取代塑料模型而實(shí)現(xiàn)鑄件的生產(chǎn)工藝，因此，模樣材料及成型質(zhì)量直接影響鑄件產(chǎn)品的質(zhì)量。所以鑄造用模型的材質(zhì)要求是發(fā)氣量要少，密度小，其強(qiáng)度能得以抵抗型砂壓力還有外力引起的變形。目前消失模鑄造所采用的的EPS材料其缺點(diǎn)是用于鑄鋼、鑄鐵類鑄件生產(chǎn)就容易出現(xiàn)表面皺皮，表面增碳等缺陷，且EPS模由于密度低在生產(chǎn)過(guò)程中容易造成損壞。國(guó)外的EPMMA可以有效解決鑄鋼件的增碳，但價(jià)格昂貴。我國(guó)這方面研究欠缺，都是從國(guó)外進(jìn)口EPS粒子，國(guó)內(nèi)沒(méi)有生產(chǎn)EPS的廠家。這就需要我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的工作者及相關(guān)行業(yè)的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)出高質(zhì)量的模樣材料，以便于更好的提高模樣的制作質(zhì)量。

其次是要研究新型的的鑄造用材料：因與傳統(tǒng)工藝不同，消失模鑄造是將涂料涂于模樣待其干燥好方可埋入砂中進(jìn)行澆注，所以說(shuō)對(duì)涂料的要求是保證較高的強(qiáng)度和良好的透氣性，以便使氣體快速的溢出，此外涂料還起到控制金屬液的流動(dòng)速度，保持了金屬液與汽化膜之間合適的壓力，因此對(duì)涂料的要求超過(guò)傳統(tǒng)的空腔鑄造所需涂料，要研制高品質(zhì)的涂料，還有很多工作要做，再次就是消失模在干砂研究：消失模鑄造工藝給造型工藝帶來(lái)了一場(chǎng)徹底的變革。加大了其應(yīng)用范圍，并為自動(dòng)化、機(jī)械化大量生產(chǎn)帶來(lái)了便利，在干砂震動(dòng)方面，日本和美國(guó)走在了世界的前列。我國(guó)在這方面還有所欠缺，還需要加大研究力度。

2 砂型鑄造工藝及成效

（1）砂型鑄造工藝：是有造型、造芯、烘干、合型、澆注、落砂、清理等工序組成的鑄造體系。砂型鑄造工藝所鑄造產(chǎn)品的區(qū)別是砂型鑄造是名副其實(shí)，用這些產(chǎn)品模型和其它工藝裝備制成“砂型”再將熔化的液態(tài)金屬充填到砂型中，待其冷卻就得到所需的鑄件；砂型鑄造不受數(shù)量多少的限制，適用于各種不同鑄件的鑄造，工序較多，因此砂型鑄造更為復(fù)雜。

（2）砂型鑄造工藝成效特點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)是砂型鑄造工藝所造出的砂型模具與其它模具比工作溫度不超過(guò)300℃，工作壓力不超過(guò)1.5Mpa，其模具材料選用范圍廣，使用壽命長(zhǎng)，模具使用費(fèi)用成本低。其缺點(diǎn)有三方面；首先是尺寸精度不穩(wěn)定的問(wèn)題，因?yàn)殍T件是依模而作。模的尺寸無(wú)一例外會(huì)受鑄件影響。特別是一些復(fù)雜鑄件，由于采用多個(gè)模具制造，其累計(jì)的誤差已嚴(yán)重影響鑄件尺寸，由此可見(jiàn)砂型鑄造，要想追求零誤差，那是不現(xiàn)實(shí)。

其次鑄件表面粗糙，砂型模具無(wú)可避免的有一些粗糙的地方，所以想得到外表光亮潔凈的鑄件很難。再次就是鑄件有缺陷，大部分的鑄件缺陷來(lái)自于鑄模質(zhì)量不佳所造成的，如鑄模表面彎曲不平或傾斜。會(huì)導(dǎo)致模型不好，破損的模型表面會(huì)造成產(chǎn)品有缺陷；在安裝的過(guò)程中安裝偏差會(huì)導(dǎo)致擠箱、砂眼；澆注系統(tǒng)不規(guī)范或隨意安裝導(dǎo)致金屬液流動(dòng)偏離工藝要求，進(jìn)而造成縮陷、產(chǎn)生氣孔。這些因素導(dǎo)致了砂型鑄造工藝產(chǎn)品的所鑄造的產(chǎn)品不穩(wěn)定。

（3）砂型鑄造工藝的前景：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鑄造行業(yè)不斷的進(jìn)步，砂型鑄造工藝的高緊實(shí)造型法（包括高壓造型、射壓造型、氣沖造型）會(huì)得以廣泛應(yīng)用。其特點(diǎn)是在運(yùn)箱、合箱、澆注的過(guò)程中，損壞少，變形少，其生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度高，表面質(zhì)量大幅提高，且廢品少。在高壓造型法問(wèn)世以來(lái)砂型的大幅回彈引起了一些學(xué)者和鑄造科研人員的關(guān)注，一些鑄造工作者對(duì)此指出：回彈會(huì)隨著壓實(shí)比壓增加而增大，大的回彈會(huì)引起鑄型型腔的變化，影響鑄件尺寸精度。但是國(guó)內(nèi)外對(duì)砂型的回彈問(wèn)題都處于靜態(tài)測(cè)量，缺乏有力的依據(jù)我們還需對(duì)其不斷的加深探討，現(xiàn)今高緊實(shí)度砂型好，但是高緊實(shí)砂型又制約工藝鑄件提高的更上一層樓。與國(guó)外相比我國(guó)的鑄造業(yè)水平還有很大差距，很多不足。這需要我們轉(zhuǎn)換思維、轉(zhuǎn)換機(jī)制，不斷摸索，不斷學(xué)習(xí)來(lái)壯大祖國(guó)的鑄造行業(yè)。

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