日本森川消失模鑄造技術(shù)特色與評(píng)點(diǎn)

葉升平，黃 剛，孫黃龍

（1.華中科技大學(xué)材料成形及模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430000；2.山西永濟(jì)圣源機(jī)械制造有限公司，山西 運(yùn)城 044000）

在第十屆全國(guó)鑄造學(xué)會(huì)消失模與V法鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)上日本消失模鑄造企業(yè)——森川產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社（簡(jiǎn)稱(chēng)森川會(huì)社）九鬼芳弘一行4人組團(tuán)光臨本屆會(huì)議。品質(zhì)技術(shù)部部長(zhǎng)蒞戶(hù)弘志先生作大會(huì)報(bào)告，講述了森川會(huì)社消失模鑄造的研發(fā)歷程和所取得的成就。

森川會(huì)社于1984年開(kāi)發(fā)研究消失模鑄造，1985年森川開(kāi)始向本田公司批量提供軸承座等灰鐵鑄品。1993年以汽車(chē)部件中最重要的部件如剎車(chē)制動(dòng)卡鉗體及渦輪增壓器部件等數(shù)十個(gè)品種球鐵件為公關(guān)對(duì)象，采用消失模鑄造工藝進(jìn)行大批量生產(chǎn)，良品率達(dá)到95%以上。2003年—2010年消失模鑄件的主要品種是FCD450球鐵制動(dòng)卡鉗體、FC250灰鐵軸承座以及FCD550球鐵差速器殼體及年產(chǎn)量達(dá)到200萬(wàn)臺(tái)，如圖1所示。

2011年消失模鑄造產(chǎn)量受到地震、海嘯以及核電危機(jī)等影響，該公司急需與中國(guó)消失模鑄造企業(yè)合作，以維持日本汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)鑄件的需求。他山之石可以攻玉。

圖1 2003—2010年消失模鑄件品種與年產(chǎn)量

根據(jù)文章和影像資料以及現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)體會(huì)，本文詳細(xì)介紹日本森川會(huì)社在消失模鑄造領(lǐng)域做出的研究工作，其中獨(dú)特的單層涂料無(wú)負(fù)壓串澆球鐵鑄造工藝值得國(guó)內(nèi)同行借鑒。

1 泡沫成型與模組粘接

不論是灰鐵還是球鐵全部選用日本共聚物。采用真空預(yù)發(fā)設(shè)備預(yù)發(fā)。日本共聚物分為兩種：灰鐵用的共聚物為30%的PMMA+70%PS，而球鐵用的共聚物為70%PMMA+70%PS。采用自主開(kāi)發(fā)的臥式成型機(jī)或立式成型機(jī)泡沫模樣。臥式成型機(jī)的生產(chǎn)效率120s完成一次循環(huán)，每副模具可同時(shí)生產(chǎn)8件泡沫模樣。立式成型機(jī)的生產(chǎn)效率為150s完成一次循環(huán)。泡沫模樣密度為0.022 g/cm3～0.024 g/cm3。

圖2 組合后的泡沫模樣模組實(shí)物照片

圖3 浸掛涂料后的泡沫模樣

該公司采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)制作的臥式或立式兩種泡沫模樣的熱膠對(duì)粘機(jī)，實(shí)現(xiàn)泡沫模樣的對(duì)粘和模組成串對(duì)粘均自動(dòng)化熱膠粘結(jié)。采用熱膠粘結(jié)機(jī)實(shí)現(xiàn)模組自動(dòng)粘接以及泡沫模樣與澆道系統(tǒng)的自動(dòng)粘接，減少了手工粘接帶來(lái)的效率低下和質(zhì)量難以控制的難題問(wèn)題。澆冒系統(tǒng)也是整體成型。圖2為一組8件的差殼模組和一組12件的卡鉗體模組的實(shí)物照片。

2 涂料與自動(dòng)浸掛涂料

使用FOSECO公司的消失模鑄造專(zhuān)業(yè)涂料：礬土+二氧化硅系列的水溶性涂料，涂料波美度：70-50Be。圖3為浸掛涂料后的泡沫模樣。

森川公司所用的涂料分兩種。一種為藍(lán)色，另一種為黃色。對(duì)較小鑄件只涂一層涂層，約為0.4mm厚。較大件可涂?jī)蓪樱偤穸刃∮?mm。為提高浸掛涂料的生產(chǎn)效率，森川公司發(fā)明一種半自動(dòng)自動(dòng)浸掛涂料設(shè)備，設(shè)備簡(jiǎn)圖如圖4所示。

3 無(wú)負(fù)壓鑄造工藝

美國(guó)的消失模鑄造工藝是主張無(wú)負(fù)壓澆注工藝，對(duì)于鋁合金鑄造，完全不用澆注時(shí)抽負(fù)壓，對(duì)于鑄鐵件，在砂箱內(nèi)抽負(fù)壓，但在砂箱上不鋪薄膜，負(fù)壓只是起到將泡沫模氣化的氣體抽出砂箱，減少對(duì)環(huán)境的污染。森川會(huì)社的消失模鑄造源于美國(guó)，又高于美國(guó)。該公司設(shè)計(jì)了一種特殊砂箱，完全不用抽真空，又將泡沫氣化的氣體及時(shí)導(dǎo)出。無(wú)負(fù)壓砂箱結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5。

圖4 自動(dòng)浸掛涂料的原理機(jī)構(gòu)圖

圖5 無(wú)負(fù)壓砂箱簡(jiǎn)圖

圖6 消失模灰鐵與球鐵鑄件

森川公司造型用干砂為40目～70目近圓形水洗砂。球鐵澆注溫度1400℃～1450℃。“無(wú)減壓”即“無(wú)負(fù)壓”的澆注工藝批量生產(chǎn)汽車(chē)保安件球鐵卡鉗體（圖6）代表了世界消失模球鐵鑄造之水平。

［1］蒞戶(hù)弘志.森川產(chǎn)業(yè)消失模型鑄造法的介紹［G］//第十屆全國(guó)鑄造學(xué)會(huì)消失模與V法鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2011.

［2］日本森川產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社.光碟介紹（英文版）［CD］.