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錫鑄:消失模工藝不是萬能鑄造工藝?

返回列表 來源:無錫市鑄造廠 瀏覽:- 發(fā)布日期:2019-04-03 09:20:17【
消失模鑄造技術(shù)從上世紀(jì)60年代傳入中國后,經(jīng)過業(yè)內(nèi)多年研究和應(yīng)用,在90年代初出現(xiàn)熱潮,近20年來在鑄造界一度風(fēng)起云涌,在我國更是一度炙手可熱。進(jìn)入21世紀(jì)后,我國消失模鑄造技術(shù)水平、生產(chǎn)總量更是取得了長足進(jìn)步。為充分了解消失模鑄造工藝的適應(yīng)性,請(qǐng)讀者跟隨小編一起探究消失模鑄造風(fēng)生水起的究竟。

在消失模鑄造行業(yè)內(nèi)有一句眾所周知的話語:一看就會(huì),一干就廢。這是危言聳聽嗎?

情景再現(xiàn)——

有人去生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)看消失模鑄造方法,感嘆原來消失模鑄造方法這么簡(jiǎn)單!不就是把白模埋在砂子里直接向它灌注鐵液?jiǎn)幔窟@誰不會(huì)?于是乎,回到自己企業(yè),找來一塊白模,切割刨銑,拼接粘合,一個(gè)鑄件白模就成了;再找來一個(gè)鐵盒子,把白模埋入砂子里,留出充填通道,向里面灌注鐵液;冷卻下來,把澆口一提,一串鑄件就展現(xiàn)在眼前??磋T件外觀,確實(shí)棱角分明,光亮美觀。于是喜形于色,見人就說消失模鑄造容易得很。然而,等到將鑄件加工剝?nèi)ネ馄?,頓時(shí)傻眼了,漂亮的外表下面居然疙疙瘩瘩!

其實(shí),消失模鑄造工藝并不簡(jiǎn)單!

已從事消失模鑄造技術(shù)工作24個(gè)年頭,并擔(dān)任中國鑄造協(xié)會(huì)消失模分會(huì)秘書長的李增民教授表示:“人們一直說,睜著眼睛造型,閉著眼睛澆注,指的是鑄造本身就是一個(gè)謎,是一個(gè)黑匣子。發(fā)展了幾千年的傳統(tǒng)鑄造尚且如此,出生才幾十年的消失模鑄造更是迷霧一團(tuán)。要弄清事由的來龍去脈,得由外到內(nèi)、層層分析,才有可能透過現(xiàn)象看到本質(zhì)。有些人只看到美國、德國,甚至鄰國日本消失模鑄造做得風(fēng)生水起的現(xiàn)象,卻對(duì)消失模鑄造需要具備什么基礎(chǔ)工藝條件?需要什么材料配合?需要什么樣的技術(shù)人才支撐?等等問題一無所知,便放出消失模鑄造簡(jiǎn)單的大話,結(jié)果是可想而知的。”

任何一個(gè)新的生產(chǎn)工藝面世前,經(jīng)歷過什么曲折,付出了什么代價(jià),這些都是人們看不見的無形經(jīng)驗(yàn)。李教授回顧我國消失模鑄造歷程說道:“我國消失模鑄造誕生在改革開放市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)初期,人們當(dāng)時(shí)剛從封閉機(jī)制中掙脫出來,正熱情高漲地準(zhǔn)備大干一場(chǎng);剛好有人在搖旗吶喊光說好聽的了。于是,不少企業(yè)在沒有前期預(yù)研、調(diào)研、試驗(yàn)的情況下,不惜血本倉促上馬,等到大批廢品擺在眼前時(shí),滿腔熱情和期望被迎頭涼水澆滅,轉(zhuǎn)而將消失模鑄造貶得一無是處。這些企業(yè)冷靜之后,感到上都上了,錢都花了,埋怨指責(zé)也于事無補(bǔ),試吧!這一試不要緊,隨之而來的煩惱不期而至,力氣越花越大,成效還是平平。為了撈回成本,只能委曲求全,做些低檔次簡(jiǎn)單鑄件,降低價(jià)格,勉強(qiáng)為繼。當(dāng)然,其中不乏趕對(duì)了產(chǎn)品又有心計(jì)的企業(yè),他們及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品方向,又虛心愛學(xué)和四方聘用有真本事的技術(shù)人才,于是開始走上良性發(fā)展的道路?;仡欁罱嗄晡覈hT造的發(fā)展歷程,依靠消失模鑄造走上正途的企業(yè)幾乎都是重視技術(shù)和人才,把看起來簡(jiǎn)單的事情當(dāng)作不簡(jiǎn)單的事情去做的。這些企業(yè)重視每一道工序,實(shí)行精細(xì)化管理,經(jīng)過歷年努力,終于嘗到了快樂。”

仔細(xì)對(duì)比國外消失模鑄造生產(chǎn)企業(yè),也無一不經(jīng)過刻苦鉆研和精細(xì)管理。目前,美國、德國、日本等消失模鑄造實(shí)力國家已將消失模鑄造工藝成熟應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、機(jī)床、船舶等眾多領(lǐng)域。“作為消失模鑄造大國,我國兩千家消失模鑄造企業(yè)中真正實(shí)現(xiàn)良性發(fā)展的約占10%左右。”李增民接著說,“但是,做得好的企業(yè)產(chǎn)值幾度翻番,確實(shí)見到了成效。他們幾乎無一不埋頭真干,在不斷實(shí)踐中再認(rèn)識(shí),在認(rèn)識(shí)中再實(shí)踐,步步提高,步步為贏。而那些倒霉的企業(yè)幾乎都是偏聽偏信,不具備條件倉促上馬的。”

目前我國消失模鑄造還在快速發(fā)展,每年約有上百家企業(yè)上馬。實(shí)事求是地講,這些企業(yè)大都比以前冷靜,其中相當(dāng)部分做了很多前期工作,如尋找適合的鑄件,進(jìn)行前期試驗(yàn),經(jīng)過小批量試生產(chǎn)后再投資規(guī)模性生產(chǎn)線。消失模鑄造骨干設(shè)備企業(yè)也在為鑄造企業(yè)著想,代為實(shí)施前期試驗(yàn)、前期試生產(chǎn)等工作,以使鑄造企業(yè)上馬之前做到心中有數(shù),有的放矢。

正確認(rèn)識(shí)消失模工藝的特性

消失模鑄造工藝被廣大鑄造企業(yè)青睞甚至“迷信”是因?yàn)橛兴约邯?dú)特的優(yōu)勢(shì)。與其他鑄造工藝技術(shù)相比,消失模工藝的最大優(yōu)勢(shì)在于白模埋入型砂中后不再需要取模,從而不僅使鑄造工序大大簡(jiǎn)化,而且鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量大大提高,外觀質(zhì)量接近熔模精密鑄件。然而,消失模鑄造工藝也有其局限性和使用要求。

    消失模工藝特點(diǎn)

(1)不使用砂芯,鑄件再復(fù)雜,都一個(gè)白模即可。

(2)造型時(shí)不需要分型,也就不需要進(jìn)行分型面設(shè)計(jì),工藝靈活許多。

(3)澆冒口工藝設(shè)計(jì)十分靈活,內(nèi)澆口可輕松設(shè)置在鑄件的任何位置,冒口可輕易安置在任何方向。

(4)使用干砂造型,不需要添加任何粘結(jié)劑,鑄件落砂極為方便,砂子回用率很高。

(5)生產(chǎn)效率高、用工人數(shù)少,容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,且初期投資小,占地面積少,勞動(dòng)強(qiáng)度低。

(6)由于負(fù)壓澆注和凝固,鑄件致密度增大。

(7)由于澆注時(shí)砂箱抽負(fù)壓,白模氣化氣體容易集中抽取、處理和排放,車間內(nèi)部環(huán)境好。

    消失模工藝要求

消失模鑄造工藝對(duì)生產(chǎn)條件要求比較嚴(yán)格,鑄件質(zhì)量對(duì)原輔材料的性能和穩(wěn)定性影響比較敏感,并且各種條件交叉影響,規(guī)律較為復(fù)雜,截止目前還沒有完全弄清楚。正由于工藝設(shè)計(jì)比較敏感且規(guī)律較復(fù)雜,消失模鑄造基本上是針對(duì)具體鑄件一件一議,一件一設(shè)計(jì)。所以,要求做到:

(1)包括泡沫珠粒、粘接膠、涂料、干砂等原輔材料來源要穩(wěn)定、成分要穩(wěn)定、性能要穩(wěn)定。

(2)振動(dòng)臺(tái)性能要滿足干砂振動(dòng)充填白模復(fù)雜內(nèi)腔的要求,并且白模要保持尺寸形狀穩(wěn)定。

(3)包括處理溫度、處理流量等干砂舊砂冷卻方式要滿足對(duì)白模不因受熱變形的要求。

(4)白模模片粘接要精確穩(wěn)定地對(duì)正(建議推廣機(jī)器粘接機(jī))。

(5)涂敷涂料厚度要均勻,因而要求涂料要有好的涂掛性、流平性、透氣性、常溫和高溫強(qiáng)度、潰散性等(建議使用涂料流平機(jī)械)。

(6)要求白模模具精度高、硬度高、耐磨性好和穩(wěn)定性高(建議盡量使用整體白模和減少模片數(shù)量與粘接縫隙)。

除此之外,最重要的是要有一批熟練掌握消失模鑄造基本原理和生產(chǎn)操作細(xì)節(jié)、會(huì)設(shè)計(jì)懂管理的有責(zé)任心的工程技術(shù)人員,他們要能夠根據(jù)不同材質(zhì)、不同結(jié)構(gòu)、不同大小鑄件匹配具體工藝參數(shù)與要求。

    消失模工藝的適用范圍

生產(chǎn)企業(yè)要清醒地認(rèn)識(shí)到消失模工藝不是萬能工藝,就我國目前技術(shù)水平而言,根據(jù)其基本原理、澆注后充型過程鐵液流動(dòng)規(guī)律、白模氣化和氣體殘留物的移動(dòng)規(guī)律以及產(chǎn)生夾渣、積碳類缺陷的規(guī)律,比較適宜以下幾類鑄件:

(1)按材質(zhì)最適宜灰鐵鑄件,其次是球鐵,再次是鑄鋼,最后是鑄鋁。

(2)按結(jié)構(gòu)最適宜壁厚均勻、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚范圍10~20mm的鑄件,如箱體類、殼體類鑄件。

(3)按大小最適宜重量在十幾到幾百公斤的中等大小鑄件,其批量最適宜在10000件以上,白模采用模具成型,澆注使用生產(chǎn)線。

(4)鑄鋼件中最適宜不加工、少加工,對(duì)內(nèi)部缺陷要求不高的,如耐磨鑄件、耐熱鑄件,耐腐蝕鑄件等。

(5)采用樹脂砂造型的大型鑄件中最適宜汽車覆蓋件沖壓模具、機(jī)床床身類鑄件,白模采用板材切割加工、數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工,澆注方式采用常壓澆注或負(fù)壓澆注。

上馬消失模工藝須綜合權(quán)衡、反復(fù)驗(yàn)證消失模鑄造工藝的出現(xiàn),給中小型傳統(tǒng)砂型鑄造企業(yè)帶來哪些沖擊?從發(fā)展趨勢(shì)看,它是否會(huì)取代傳統(tǒng)鑄造企業(yè)?

全國消失模與V法鑄造學(xué)會(huì)郭鵬老師表示,雖然消失模工藝可以用很少的資金上馬,取消了木模的費(fèi)用,減少了砂型鑄造對(duì)熟練鑄造工人的依賴,降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了車間的操作環(huán)境,企業(yè)較易實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。但是,對(duì)于大型鑄造企業(yè),消失模鑄造工藝并不會(huì)帶來很大的沖擊。因?yàn)橄hT造的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)節(jié)奏遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于先進(jìn)的自動(dòng)化垂直造型線或靜壓造型線,而大型鑄造企業(yè)往往生產(chǎn)某種或者某類定型產(chǎn)品,也有實(shí)力采購自動(dòng)化造型線。從發(fā)展趨勢(shì)看,消失模鑄造也不會(huì)取代傳統(tǒng)鑄造方式。

事實(shí)上,每一種鑄造工藝都不可能包打天下、包治百病,它們都有其適合的產(chǎn)品種類。因此,掌握和運(yùn)用消失模鑄造工藝還得從企業(yè)本身的特點(diǎn)來實(shí)施“私人訂制”。

除了前文介紹的消失模工藝優(yōu)點(diǎn)、特性與適用范圍,消失模工藝也存在一些缺點(diǎn)、不足、不適應(yīng)情況。如:鐵液流動(dòng)紊亂,容易導(dǎo)致內(nèi)部夾渣、裹氣;我國白模原料中都加入了一種阻燃劑,會(huì)使渣量增大;使用負(fù)壓固型,負(fù)壓使鐵液流動(dòng)更加紊亂,并導(dǎo)致附壁效應(yīng)阻擋渣氣外排;澆注過程中,白模吸熱造成進(jìn)入型內(nèi)的鐵液前后溫差增大,前沿低溫鐵液引起白模氣化不良,導(dǎo)致積碳;澆注產(chǎn)生的大量氣體只有通過狹窄的涂料間隙才能外排,所以對(duì)涂料質(zhì)量依賴性很大;使用干砂造型,干砂導(dǎo)熱性能低于濕砂,容易造成鑄件硬度降低;白模氣化產(chǎn)生有毒氣體污染空氣;生產(chǎn)鑄鋁件時(shí),較低的澆注溫度使白模氣化不良,液化的白模污染干砂,導(dǎo)致透氣性下降,鑄件產(chǎn)生氣孔幾率增大;由于白模強(qiáng)度低,為不致變形,對(duì)內(nèi)腔復(fù)雜的鑄件干砂振動(dòng)充填時(shí)不易充填緊實(shí),容易造成內(nèi)腔局部粘砂;尚未弄清原理與規(guī)律;等等。

為此,企業(yè)要按照自身?xiàng)l件和能力、投資回報(bào)期望、產(chǎn)品市場(chǎng)特性等,綜合考慮以下幾方面情況:

第一,企業(yè)自身的人才情況。一定要有懂得消失模鑄造技術(shù)的技術(shù)人員,或派技術(shù)人員進(jìn)行專項(xiàng)學(xué)習(xí)以掌握基本原理、基本工藝和基本操作等知識(shí)。

第二,企業(yè)的市場(chǎng)情況。要分析客戶群是否需要消失模鑄件,需求量和需求期限怎樣,自身生產(chǎn)能力可否滿足客戶要求等。

第三,鑄件產(chǎn)品情況。要分析所生產(chǎn)的鑄件產(chǎn)品是否適合采用消失模鑄造工藝。

除此之外,企業(yè)在上消失模成套工藝設(shè)備之前,一定要做驗(yàn)證性工藝實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)成功,還要進(jìn)行小批量試生產(chǎn),直到工藝穩(wěn)定、鑄件質(zhì)量合格后,才能考慮找消失模鑄造專業(yè)設(shè)備制造企業(yè)上成套設(shè)備或生產(chǎn)線。要注意的是,一般來說開始試生產(chǎn)期間,鑄件合格率一般不會(huì)高,要反復(fù)摸索適合企業(yè)條件的工藝方案和工藝參數(shù)。另外,在生產(chǎn)過程中遇到困難和挫折在所難免,不要灰心喪氣,一定要冷靜分析,找到造成鑄件廢品的原因,再采取對(duì)應(yīng)的措施。經(jīng)過一定時(shí)期的實(shí)踐,不斷探索和改進(jìn),就能逐漸靈活應(yīng)用消失模鑄造工藝了。

隨著我國鑄造行業(yè)的發(fā)展,消失模鑄造工藝的優(yōu)勢(shì)日益突出,對(duì)其研究探索不斷深化,一批適合我國國情的適用技術(shù)不斷涌現(xiàn),一批大中型企業(yè)抓住有利時(shí)機(jī),在基本理論與自身?xiàng)l件相結(jié)合的研發(fā)道路上,不斷探索和改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了消失模鑄造技術(shù)的跨越發(fā)展。不過,總體來說,消失模鑄造技術(shù)還有一個(gè)持續(xù)發(fā)展期,這個(gè)發(fā)展期速度會(huì)增快,而且會(huì)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍和量的擴(kuò)展。所謂質(zhì),是指高端鑄件生產(chǎn)企業(yè)逐漸增多,復(fù)雜異形鑄件生產(chǎn)逐漸取得突破;而量是指還會(huì)有相當(dāng)一批企業(yè)采用消失模鑄造工藝。

李增民強(qiáng)調(diào):“值得注意的是,消失模工藝不是萬能工藝,有其適應(yīng)的鑄件類型和結(jié)構(gòu),希望鑄造企業(yè)保持頭腦清醒,冷靜權(quán)衡消失模工藝的優(yōu)劣之處,綜合分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)類型是否適合消失模工藝,不要偏聽偏信、倉促上馬。因?yàn)橄hT造技術(shù)在理論和實(shí)踐方面都還有不少問題沒有得到徹底解決。”李增民表示:“作為中國鑄造協(xié)會(huì)消失模分會(huì),我們有責(zé)任和義務(wù)為企業(yè)提供政策、市場(chǎng)、發(fā)展、技術(shù)等方面的咨詢服務(wù)和其他支撐服務(wù),使企業(yè)能夠摸準(zhǔn)良性發(fā)展和逐漸提高效益的脈搏,充分發(fā)揮消失模鑄造優(yōu)勢(shì),避免和克服它的劣勢(shì),為提高我國鑄造技術(shù)整體水平做出貢獻(xiàn)。”

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