金工實(shí)習(xí)中消失模鑄造的基本技術(shù)要求

何楚亮　孫振忠

摘要 金工實(shí)習(xí)是工科學(xué)院學(xué)生的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。消失模鑄造作為較先進(jìn)的鑄造方法在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在金工實(shí)習(xí)鑄造教學(xué)中引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，對(duì)于學(xué)生提高實(shí)踐能力，增強(qiáng)工程意識(shí)，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求有著十分重要的作用。就消失模鑄造技術(shù)在金工教學(xué)中的應(yīng)用、存在的問題、教學(xué)注意事項(xiàng)等展開有益的探討。

關(guān)鍵詞 金工實(shí)習(xí)；消失模鑄造；教學(xué)

中圖分類號(hào)：TG249.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-489X（2009）09-0054-02

Introduce Basic Technical Requirements of Lost Foam Process in Metalworking Practice//He Chuliang, Sun Zhenzhong

Abstract Metalworking practice is an important aspect of practice for Engineering Academy students. Lost Foam Process as the more advanced casting methods in the industrial field has a wide range of applications. Introduction of the technology of Casting in the metalworking practice teaching have a very important role in the students practical ability to improve and enhance the awareness of the project to achieve the requirements of training objectives. This article has a useful discussion on the application in metalworking teaching, the problems, teaching attention of the Lost Foam Process technology.

Key words metalworking practice；Lost Foam Process；teaching

Authors address School of Mechanical Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan, Guangdong 523808

鑄造行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要作用。面對(duì)全球化競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)，要十分重視包括鑄造行業(yè)在內(nèi)的材料成形制造業(yè)的發(fā)展。學(xué)生進(jìn)行金工實(shí)習(xí)的目的就是通過親自動(dòng)手來(lái)訓(xùn)練其動(dòng)手能力，并通過金工實(shí)習(xí)對(duì)各種加工生產(chǎn)方法有更多的了解。作為制造業(yè)重要組成部分的鑄造加工業(yè)，它是學(xué)生金工實(shí)習(xí)內(nèi)容中必不可少的。而消失模鑄造技術(shù)作為一種鑄件近靜形成形方法，近年來(lái)得到了快速發(fā)展。在國(guó)外，由于機(jī)械化、自動(dòng)化的消失，模鑄造生產(chǎn)線陸續(xù)建成投產(chǎn)并產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，使消失模鑄造技術(shù)顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。隨著該項(xiàng)技術(shù)在金工教學(xué)中逐漸展開，帶來(lái)了一系列技術(shù)及安全問題，因此，本文提出消失模鑄造在金工實(shí)習(xí)中的一些基本技術(shù)要求，對(duì)于該技術(shù)在金工實(shí)習(xí)中的推廣應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 消失模鑄造工藝特點(diǎn)

消失模鑄造（又稱實(shí)型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法[1]。如圖1所示。

消失模鑄造技術(shù)作為一種鑄件近靜形成形方法，近年來(lái)得到快速發(fā)展。在國(guó)外由于機(jī)械化、自動(dòng)化消失模鑄造生產(chǎn)線的陸續(xù)建成投產(chǎn)及所產(chǎn)生的顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，消失模鑄造技術(shù)顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。其工藝特點(diǎn)有：鑄件精度高、無(wú)余量、無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯、沒有飛邊毛刺和拔模斜度。消失模鑄造工藝與其他鑄造工藝一樣，有它的缺點(diǎn)和局限性，并非所有的鑄件都適合采用消失模工藝來(lái)生產(chǎn)，要進(jìn)行具體分析。

2 基本工藝流程

該法按EPC工藝先制成泡塑模型，涂掛特制涂料，干燥后置于特制砂箱中，填入干砂，三維振動(dòng)緊實(shí)，抽真空狀態(tài)下澆注，模型氣化消失，金屬置換模型，復(fù)制出與泡塑模一樣的鑄件，冷凝后釋放真空，從松散的砂中取出鑄件，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。1）制作泡塑氣化模具（手工、機(jī)械）；2）泡塑氣化模具主合后烘干；3）泡塑氣化模具表面刷、噴耐火涂料后再次烘干（一定干透）；4）將特制砂箱置于三維振實(shí)臺(tái)上；5）填入低砂（干砂）振實(shí)、刮平；6）將烘干的泡塑氣化模具放于底砂上，按工藝要求分成填砂，自動(dòng)振實(shí)一定時(shí)間后刮平箱口；7）用塑料薄膜覆蓋砂箱口，放上澆口杯，接負(fù)壓系統(tǒng)。緊實(shí)后進(jìn)行鋼液澆注，泡塑氣化模具消失，金屬液取代其位置；8）鑄件冷凝后釋放真空并翻箱，取出鑄件，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

3 金工教學(xué)過程中存在的問題與解決方法

3.1 工藝方法決定設(shè)備引進(jìn)模型制作設(shè)備：在消失模鑄造工藝中，模型制作是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)[2]。EPS原料的選擇、模型的加工工藝、尺寸精度、模型密度、澆注時(shí)熱解產(chǎn)物多少等因素的控制，是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的前提。現(xiàn)有的模型制作都是用包裝EPS板材切割、粘接而成或自制簡(jiǎn)易的預(yù)發(fā)成型設(shè)備。采用上述方法制作模型，普遍存在不重視模樣密度變化的現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)澆注時(shí)鐵水從澆口中反噴或鑄件出現(xiàn)冷隔、澆注不足等現(xiàn)象。為此開課前提是EPS珠粒經(jīng)工藝實(shí)驗(yàn)選定后，選擇適合的EPS成型設(shè)備（如圖2所示）。并加強(qiáng)對(duì)模型密度的檢驗(yàn)，增加模型的烘干時(shí)間等。

振動(dòng)堅(jiān)實(shí)設(shè)備：振動(dòng)緊實(shí)是消失模鑄造的四大關(guān)鍵技術(shù)之一，振動(dòng)的作用是使干砂在砂箱中產(chǎn)生動(dòng)態(tài)流動(dòng)，提高干砂的充填性及其密度，防止出現(xiàn)鑄造缺陷。在干砂振動(dòng)充填時(shí)，比較理想的狀況是干砂在振動(dòng)過程中進(jìn)行有序流動(dòng)，在保證模型不變形的前提下，均勻地充填到模型的各個(gè)部位，使砂箱內(nèi)型砂獲得較高和較均勻的充填密度。企業(yè)的消失模鑄造振動(dòng)臺(tái)多為自制設(shè)備，有條件的學(xué)校振動(dòng)設(shè)備可自制，也可向企業(yè)引進(jìn)較先進(jìn)的振動(dòng)設(shè)備（如圖3所示）。

3.2 涂料使用存在問題在消失模鑄造工藝中，使用涂料可提高模樣的剛度和強(qiáng)度，使EPS模樣與鑄型隔離，防止粘砂及鑄型塌陷；在澆注過程中允許模樣高溫分解產(chǎn)物及時(shí)順利地通過涂層排出[3]。涂料一般由耐火材料、粘結(jié)劑、懸浮劑等組成，各組成物的比例對(duì)涂料的性能有很大影響。所以教師必須對(duì)涂料組成的作用十分清楚；有些學(xué)生在模樣浸涂烘干工序中存在問題，有時(shí)為了縮短時(shí)間，在第一次涂料未干的情況下就進(jìn)行下一次浸涂，導(dǎo)致模型內(nèi)部未充分干燥，其中存在水分；而夏季采用晾曬方法，工藝上存在著不穩(wěn)定性，造成澆注時(shí)反噴或產(chǎn)生氣孔；涂層厚度沒有注意到根據(jù)鑄件不同、澆注溫度和鐵水壓頭的變化有所變化。

只有注意并解決了上述問題，并在操作細(xì)節(jié)上下功夫，就不會(huì)產(chǎn)生由于涂料而產(chǎn)生的鑄造缺陷。

3.3 學(xué)生在澆注模型過程中必須注意的事項(xiàng)

1）確保安全，灌注學(xué)生安全意識(shí)。消失模的澆注屬于學(xué)生在整個(gè)消失模制作過程中有一定危險(xiǎn)性的操作，所以必須向?qū)W生解釋在澆注過程的注意事項(xiàng)和安全規(guī)程，包括熔爐的使用，正確指導(dǎo)學(xué)生使用熔解電爐，以免因?yàn)槭褂貌划?dāng)而引致危險(xiǎn)。嚴(yán)格要求學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中遵守紀(jì)律，澆注過程中要保持冷靜，注意熱飛濺物，因?yàn)闈沧⑦^程會(huì)有不同情況發(fā)生，應(yīng)做好應(yīng)急措施。

2）現(xiàn)場(chǎng)操作。澆注過程中最關(guān)鍵的兩點(diǎn)就是熔解材料的溫度控制和澆口道的設(shè)計(jì)，溫度的控制并不難，因?yàn)榇蟛糠值娜蹱t都有溫度表，只要跟學(xué)生說(shuō)清澆注材料的控溫范圍，一般都沒問題。而為了排出氣體和模樣氣化殘?jiān)睗驳酪凶銐虻母叨仁菇饘僖河凶銐虻膲侯^，以推動(dòng)金屬液流穩(wěn)定快速充型，確保鑄件表面完整清晰。為保證有足夠的流量使?jié)沧⑦^程不斷流，并很快建立起動(dòng)壓頭，可改用較大的澆口杯。直澆道做成中空來(lái)減少發(fā)氣反噴，增大開始澆注時(shí)的壓頭。

消失模鑄造采用負(fù)壓干砂振動(dòng)造型，采用此種方法造型時(shí)鑄型強(qiáng)度遠(yuǎn)大于濕型砂強(qiáng)度。采用抽負(fù)壓方法可提高鑄型的穩(wěn)定性，及時(shí)抽走模樣氣化時(shí)產(chǎn)生的熱解氣化產(chǎn)物。

指導(dǎo)學(xué)生判斷正確的取件時(shí)間，并檢查鑄件，檢討整個(gè)消失模鑄造過程還存在的問題。

4 結(jié)束語(yǔ)

消失模鑄造工藝由于其設(shè)備投資少、成本低等特點(diǎn)，近幾年得到了快速發(fā)展。許多鑄造企業(yè)越來(lái)越多地采用該項(xiàng)技術(shù)。所以在金工實(shí)習(xí)當(dāng)中指導(dǎo)學(xué)生安全而正確地進(jìn)行消失模鑄造實(shí)習(xí)相當(dāng)重要，對(duì)于學(xué)生提高實(shí)踐能力，增強(qiáng)工程意識(shí)，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求有著十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]清華大學(xué)金屬工藝學(xué)教研組編.金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)教材[M].北京:人民教育出版社,1982

[2]嚴(yán)紹華,張學(xué)政.金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1992

[3]陳洪勛,張學(xué)仁.金屬工藝學(xué)實(shí)習(xí)教材[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995