消失模鑄造
- 正在推廣和需要認(rèn)真對待的鑄造新工藝
王 恒 敏
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(jī)械和器具中鑄件均被廣泛地采用,特別是那些靜止的機(jī)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)不同的情況予先制備泥芯、活塊,慎重選擇合適的分型面、予留補(bǔ)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(dá)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(qiáng)度大、作業(yè)環(huán)境惡劣(往往噪聲、粉塵超標(biāo),原材料、能源浪費(fèi)較大)。
消失模鑄造工藝又稱實(shí)型鑄造或氣化模鑄造。它是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)高分子材料制做成與零件結(jié)構(gòu)和尺寸完全一樣的實(shí)型模具、經(jīng)浸涂耐火粘接涂料(起強(qiáng)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(fù)壓緊實(shí),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(fù)壓)使泡沫塑料模受熱氣化進(jìn)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(diǎn),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)計提供充分的自由空間。
消失模鑄造工藝,上世紀(jì)60-80年代一度被西方少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家籠斷,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。有效采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(tuán)、襄樊華科公司、即墨東風(fēng)器材、山西群英、溫州甌海等)的實(shí)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,而且工人的勞動強(qiáng)度能夠得到降低、作業(yè)環(huán)境明顯改善;此項新的鑄造工藝不僅適用于一般的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、高鉻鑄鐵,也同樣可以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)已有下述典型鑄件成功采用消失模鑄造工藝并收到了良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益:炮彈外殼、消防栓殼、電機(jī)殼、變速箱殼,磨球、襯板、爐蓖,進(jìn)(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……
從上述已經(jīng)成功運(yùn)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,我認(rèn)為:其它機(jī)電產(chǎn)品,如各類工業(yè)縫紉機(jī)的機(jī)殼和相當(dāng)一部份零配件亦應(yīng)該能適用于此項新的鑄造工藝。然而目前為止,在這些制造領(lǐng)域里卻很少有人嘗試,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(qiáng)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但不久就一個個又匆匆下馬”,個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(rèn)真的考究;還有的自己無知卻又聽不進(jìn)專業(yè)人士的科學(xué)進(jìn)言,企圖只要花上一堆錢,“拿來就能用”并且要立收“點(diǎn)石成金”之奇效……