精密鑄造制殼工藝分析及成本優(yōu)化探究

王曉明

摘 要：精密鑄造制殼技術(shù)是我國(guó)工藝制造行業(yè)中非常重要的一種工藝，目前在我國(guó)工藝制造生產(chǎn)中最常使用的工藝技術(shù)主要有四種，這四種技術(shù)分別為水玻璃型殼、復(fù)合型殼、硅溶膠（中溫蠟）型殼以及硅溶膠（低溫蠟型殼），對(duì)這四種工藝技術(shù)進(jìn)行分析有利于我國(guó)工藝制造水平提升。通過(guò)這四種工藝技術(shù)的分析和比較以及對(duì)其制殼成本的控制是實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)工藝制造行業(yè)技術(shù)改量的基礎(chǔ)，對(duì)該行業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)具有十分重要的意義，是推動(dòng)我國(guó)制造行業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿χ弧?/p>

關(guān)鍵詞：精密鑄造；制殼；成本優(yōu)化

目前我國(guó)在進(jìn)行精密制造制殼生產(chǎn)中所使用的四種技術(shù)中有三種工藝制造方法使用的是低溫蠟，只有硅溶膠（中溫蠟）型殼制造時(shí)使用的是中溫蠟。我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的提升使得精密鑄造也生產(chǎn)的要求逐漸提升，傳統(tǒng)的制殼工藝技術(shù)已經(jīng)無(wú)法完全適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，所以需要相關(guān)工作者結(jié)合自身工作需要對(duì)這些工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，以促進(jìn)其生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提高，進(jìn)而促使使用這些技術(shù)生產(chǎn)出的產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)得到提升，進(jìn)而提高其綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

1 水玻璃型殼

這種制殼工藝是我國(guó)目前精密制造業(yè)中使用的所有制造工藝中資金投入最少、制造時(shí)間最短的、透氣性最高的一種工藝技術(shù)，另外，其還具有較好的脫殼性，這些優(yōu)勢(shì)都是其他生產(chǎn)工藝技術(shù)所不具備的。且隨著先進(jìn)工藝材料的使用和新型硬化劑等輔助材料的應(yīng)用時(shí)這項(xiàng)工藝的操作效果也在逐漸增強(qiáng)，能夠在很大程度上提高我國(guó)精密制造業(yè)生產(chǎn)水平的提高。然而，這項(xiàng)生產(chǎn)工藝技術(shù)也具有一個(gè)非常大的缺點(diǎn)，就是使用該工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量較其他的精密制殼工藝相比相對(duì)較低。

1.1 存在的問(wèn)題

（1）水玻璃粘結(jié)劑由于有較高的Na2O含量，因此，在高溫下的型殼強(qiáng)度以及抗蠕變僅為硅溶劑型殼的11301/50。同時(shí)，由于面層的耐火材料選用的石英砂（粉）硬化劑選用氯化錢(qián)，這就導(dǎo)致精鑄件的質(zhì)量等級(jí)較差。

（2）使用該工藝進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)的環(huán)境狀態(tài)并不是很高，所以對(duì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的控制能力較差，再加上工藝的相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)管理制度并不能得到良好的落實(shí)，所以精密鑄件的加工質(zhì)量也無(wú)法得到保障。所以這項(xiàng)制造工藝在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量水平一直得不到提高，生產(chǎn)出現(xiàn)失誤的可能性比率較大。

1.2 進(jìn)方法及成本優(yōu)化

使用高出度的硅微粉取代原本的石英砂粉作為生產(chǎn)工藝中的耐火材料，同時(shí)將圓形石英粉作為材料表層個(gè)涂料，以此來(lái)促進(jìn)耐火材料表面的穩(wěn)定性增強(qiáng)。另外，堅(jiān)強(qiáng)對(duì)具體生產(chǎn)工作的管理效率非常重要，嚴(yán)格按照生產(chǎn)規(guī)范和技術(shù)水平對(duì)水玻璃型殼的具體生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行嚴(yán)格的管理不僅恩能夠推動(dòng)生產(chǎn)環(huán)境的改變，同時(shí)還能使生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量得到很大程度的增強(qiáng)。出上述做法之外，使用新型耐火材料及新型工藝進(jìn)行加工，并竟可能避免在制殼生產(chǎn)中使用硬化劑和水玻璃，這樣可以實(shí)現(xiàn)在不影響工期的情況中在增加少量成本的前提下提高工藝生產(chǎn)質(zhì)量。

2 復(fù)合型殼

通過(guò)上文的分析我們能夠發(fā)現(xiàn)水玻璃型殼制造工藝盡管擁有很多生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也具有非常大的缺點(diǎn)，而這一缺點(diǎn)會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生根本性的應(yīng)先，所以一些常見(jiàn)在生產(chǎn)總摸索經(jīng)驗(yàn)，形成了復(fù)合型殼工藝方法，該方法是將硅溶膠型殼與水玻璃型殼兩種工藝結(jié)合在一起，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種工藝技術(shù)的完美融合，使這兩種工藝技術(shù)的有點(diǎn)能夠得到充分發(fā)揮，從而使生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量得到提高。

2.1 存在的問(wèn)題

該工藝形式是有兩種工藝方式混合而成，而由于水玻璃型殼的生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)品的耐高溫性等性能較差，所以使得混合型殼工藝的生產(chǎn)精確程度和產(chǎn)品質(zhì)量與單純的硅溶膠型殼工藝相比相對(duì)較低。水玻璃和硬化劑是使用會(huì)嚴(yán)重降低該項(xiàng)制殼工藝所生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量，使產(chǎn)品的性能大大降低。另外，硅溶膠型殼的使用會(huì)使得精密制造產(chǎn)品的透氣性下降，若其生產(chǎn)過(guò)程中的保溫時(shí)長(zhǎng)較短或者是烘烤時(shí)的溫度較低會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的產(chǎn)品缺陷，所以該技術(shù)并不適用于所有精美產(chǎn)品類型的生產(chǎn)加工。

2.2 改進(jìn)方法及成本優(yōu)化

（1）面層型殼的耐火材料選用石英代替鋯英砂，實(shí)踐也證明了這種方法現(xiàn)實(shí)可行。采用該方法可使每噸型殼成本下降了3000元左右，僅比水玻璃型殼增加460元。（2）背層耐火材料需要具有穩(wěn)定的質(zhì)量，優(yōu)良的高溫性能并且相對(duì)便宜，同時(shí)還要保證與面層耐火材料的膨脹率匹配。推薦兩種背層材料，分別為石英粉涂料一耐火粘土（體積比1：1）和顆粒粉涂料一耐火粘土f體積比7：3）。（3）加強(qiáng)生產(chǎn)工序的質(zhì)量管理，改善生產(chǎn)環(huán)境。

3 硅溶膠（低溫蠟）型殼

硅溶膠（低溫蠟）型殼工藝在制造大件時(shí)具有其獨(dú)特的優(yōu)越性和適應(yīng)性。低溫蠟型殼工藝相比中溫蠟設(shè)備簡(jiǎn)單，并且成型容易。最終得到的表面粗糙度也相差不大，這就能符合中大鑄件對(duì)尺寸、精度等較低的要求。與復(fù)合型殼相比，其尺寸精度高、高溫性能好、抗蠕變能力強(qiáng)。

3.1 存在的問(wèn)題

（1）型殼多在水中脫蠟，鑄件表面易產(chǎn)生夾雜，因此該方法返修率較高。（2）硅溶膠（低溫蠟）型殼的生產(chǎn)周期較長(zhǎng)。如若有死角末干透，水中脫蠟時(shí)容易使硅溶膠回溶，最終導(dǎo)致型殼產(chǎn)生裂紋。（3）該方法成本較高，約為水玻璃型殼的5倍，較復(fù)合型殼多l(xiāng)7%。

3.2 改進(jìn)方法及成本優(yōu)化

（1）針對(duì)該方法在水中脫蠟不徹底而產(chǎn)生夾雜缺陷，多采用蒸汽脫蠟方法保證鑄件質(zhì)量。如果采用熱水脫蠟，需在水中加人少量下業(yè)鹽酸（體積分?jǐn)?shù)1%-3%）二在回收蠟的過(guò)程中，可以選用含鹽酸3%-5%的酸化水，并保證足夠的沸騰時(shí)間和沉淀時(shí)間。（2）采用日漸成熟的“快干硅溶膠”制殼，從而縮短生產(chǎn)周期?？旄晒枞苣z市場(chǎng)價(jià)儀高出普通硅溶膠的20%-30%，該成本提高可通過(guò)減少電耗來(lái)彌補(bǔ)。（3）采用石英粉作為而層耐火材料可以有效降低該型殼工藝的成本，相比采用錯(cuò)英石其成本可下降55.8%。

4 硅溶膠（中溫蠟）型殼

該工藝是當(dāng)今國(guó)際上最流行的精鑄生產(chǎn)工藝，其得到的鑄件質(zhì)量高、返修率低，尤其適用于中小件和特小件的生產(chǎn)。

4.1 存在的問(wèn)題

（1）該工藝制殼、所選擇的蠟?zāi)２牧系某杀据^高。生產(chǎn)時(shí)耗電量大，設(shè)備投入也很大，因此成本很高。（2）生產(chǎn)周期明顯長(zhǎng)于水玻璃型殼和復(fù)合型殼工藝。

4.2 改進(jìn)方法及成本優(yōu)化

（1）采用熔融石英或石英粉代替錯(cuò)英石粉可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，并有效降低成本。（2）采用快干硅溶膠制殼，縮短生產(chǎn)周期。

5 結(jié)論

綜上所述，目前我國(guó)精密鑄造行業(yè)中使用的四種工藝技術(shù)各自具有其優(yōu)缺點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)其自身命運(yùn)的走向具有非常重要的決定作用，從目前的情況來(lái)看，水玻璃技術(shù)隨著生產(chǎn)需求的增加所暴露出的缺點(diǎn)已經(jīng)越來(lái)越明顯，日后被其他工藝技術(shù)所替換已經(jīng)成為一個(gè)必然趨勢(shì)，而硅溶膠制造技術(shù)則會(huì)在未來(lái)的精密鑄造也發(fā)展中應(yīng)用越來(lái)越普遍，最后成為該行業(yè)發(fā)展中最主要的制殼工藝技術(shù)。而面層型殼因?yàn)榫哂猩a(chǎn)成本較低、生產(chǎn)時(shí)間較少等優(yōu)勢(shì)逐漸被行業(yè)內(nèi)部接受。

參考文獻(xiàn)

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