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消失模铸造

        正在推广和需要认真对待的铸造新工艺

     

                                      王 恒 敏

     

        由于铸造可以在某种程度上自由选定零件的形状和壁厚,并且铸件本身具有较高的刚性,所以几乎在所有的机械和器具中铸件均被广泛地采用,特别是那些静止的机架、箱壳以及壁薄、内外结构相对复杂的各种结构零部件。但是长期以来,传统上铸造一直是采用空腔模(一般为金属模)-湿砂造型-浇铸,而且往往需要根据不同的情况予先制备泥芯、活块,慎重选择合适的分型面、予留补缩冒口……正是这种多因素、不稳定的铸造工艺过程才使得“错箱”、“夹砂”、“气孔”、“疏松”、“裂纹”、“冷隔”、“出模及清砂困难”之类的铸造缺陷层出不穷(据笔者所知有不少厂家铸件废品率长年高达30%以上),而且其制模周期长成本高、造型需要相当水平的技艺,员工劳动强度大、作业环境恶劣(往往噪声、粉尘超标,原材料、能源浪费较大)。

        消失模铸造工艺又称实型铸造或气化模铸造。它是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)高分子材料制做成与零件结构和尺寸完全一样的实型模具、经浸涂耐火粘接涂料(起强化、光洁作用)烘干后陆续埋入干砂造型、经三维微振加负压紧实,在没有泥芯、活块(甚至没有冒口)的情况下浇入熔化的金属液(注意在浇铸和凝固过程中要继续保持一定的负压)使泡沫塑料模受热气化进而被金属取代的一次性成型铸造新工艺。此种工艺如能突破各关键技术点,就能充分显示其优越性:较普通空腔金属(或木)模-湿砂铸造能获得较高的毛坯尺寸精度,而且模具制造周期短、成本低,铸件的结构、形状不受限制,为新产品配件设计提供充分的自由空间。

        消失模铸造工艺,上世纪60-80年代一度被西方少数工业发达国家笼断,我国改革开放后、尤其近些年来才陆续被有关厂家采用。有效采用这项铸造工艺的一些国内厂家(如:丹管局铸造厂、邯郸军钢铸管厂、安徽叉车集团、襄樊华科公司、即墨东风器材、山西群英、温州瓯海等)的实践证明:采用消失模铸造工艺不仅铸件毛坯的外观质量好、尺寸精度高,“错箱”、“夹砂”等弊病得到根治,而且工人的劳动强度能够得到降低、作业环境明显改善;此项新的铸造工艺不仅适用于一般的灰铸铁、球墨铸铁、高铬铸铁,也同样可以适用于高锰耐磨铸钢、镍-铬耐热铸钢和各种铝合金铸件。目前国内已有下述典型铸件成功采用消失模铸造工艺并收到了良好的技术和经济效益:炮弹外壳、消防栓壳、电机壳、变速箱壳,磨球、衬板、炉蓖,进(或排)气岐管、阀体、管件,拨叉,四缸以下缸体、缸盖,汽车后桥、刹车盘、刹车鼓以及各种曲轴、支板、支架……

        从上述已经成功运用消失模铸造工艺的种种典型零件形体结构的复杂程度和壁厚分析,我认为:其它机电产品,如各类工业缝纫机的机壳和相当一部份零配件亦应该能适用于此项新的铸造工艺。然而目前为止,在这些制造领域里却很少有人尝试,而依然沿袭着空腔模-湿砂造型-浇铸的老路,依然继续忍受传统上老的湿砂铸造工艺带来的高废品率、高劳动强度和种种弊端。造成这种“保守有余、创新不足”局面的原因是多方面的:有的耳目闭塞,一直“低头拉车”根本就不知道“消失模铸造工艺”为何物;有的道听途说,只知道“有不少中小企业雨后春笋般地相继上马但不久就一个个又匆匆下马”,个中原因并不真正清楚;有的习惯于“跟着别人的尾灯前行”,对采用消失模铸造工艺成功和失败的根本原因从不做科学、认真的考究;还有的自己无知却又听不进专业人士的科学进言,企图只要花上一堆钱,“拿来就能用”并且要立收“点石成金”之奇效……

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