駕駛室前支架覆膜砂鑄造工藝特點介紹及展望

程振川

摘要：介紹了傳統(tǒng)熔模鑄造和覆膜砂鑄造的工藝特點，對重型汽車駕駛室前支架產(chǎn)品進行覆膜砂鑄造工藝開發(fā)，并圍繞兩種鑄造工藝，在鑄造成本、生產(chǎn)工藝、效率和鑄件質(zhì)量方面進行比較和研究，并分析了覆膜砂鑄造的現(xiàn)狀和發(fā)展前景。結(jié)果表明：相較于傳統(tǒng)熔模鑄造，覆膜砂鑄造在以上幾個方面均有明顯優(yōu)勢，同時覆膜砂鑄造在環(huán)保、成本方面仍有較大轉(zhuǎn)變空間。

關(guān)鍵詞：熔模；覆膜砂；成本；工藝；效率；質(zhì)量

隨著傳統(tǒng)熔模鑄造在工藝、成本、質(zhì)量、效率等各方面的落后，自上世紀末開始，覆膜砂鑄造逐步興起，隨著人們對鑄件質(zhì)量的要求越來越高和對成本的要求，覆膜砂鑄造受到越來越多的關(guān)注和重視，并占領(lǐng)了鑄造行業(yè)較大的比例。熔模鑄造從投產(chǎn)到產(chǎn)出鑄件毛坯件需要生產(chǎn)周期為34個工作日，而覆膜砂鑄造則為1個工作日，有效縮短了鑄造工期。傳統(tǒng)熔模鑄造工序較繁瑣，需要較多人力，并且受掛砂、脫殼、焙燒等工序產(chǎn)能所限，易出現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸，影響整體鑄造產(chǎn)能，而覆膜砂鑄造工序簡單，單工位、工序生產(chǎn)效率高。本文以駕駛室前支架產(chǎn)品為例，通過對兩種鑄造方式在以上幾個方面用數(shù)據(jù)進行比較，分析覆膜砂鑄造的優(yōu)勢所在，并對今后覆膜砂鑄造的前景進行展望。

1 傳統(tǒng)熔模鑄造與覆膜砂鑄造的比較

1.1 鑄造成本比較

以生產(chǎn)重型汽車駕駛室裝配用前支架鑄鋼產(chǎn)品為例，熔模鑄造成本為每噸5200元左右，而覆膜砂鑄造成本為每噸在4000元以下，成本優(yōu)勢明顯。而且，傳統(tǒng)熔模鑄造制殼所需的原材料較復(fù)雜，包括：蠟料、高分子粘結(jié)劑、硬化劑、耐火砂粉、焙燒用天然氣、工業(yè)用電、壓縮空氣等，而覆膜砂鑄造制殼所需原材料僅為覆膜砂、工業(yè)用電和壓縮空氣，方便生產(chǎn)準備和投產(chǎn)。

1.2 鑄造質(zhì)量比較

鑄造質(zhì)量直接影響到鑄造成本和生產(chǎn)效率，在愈發(fā)注重品牌和質(zhì)量的今天，提高鑄造質(zhì)量成為鑄造行業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容，通過兩年多對前支架產(chǎn)品熔模和覆膜砂鑄造質(zhì)量的監(jiān)控和統(tǒng)計顯示，熔模鑄造廢品率平均在10%左右，覆膜砂鑄造廢品率則能夠控制在4%以下，通過圖一能夠直觀地反映兩種鑄造方式的廢品產(chǎn)生組成。另外，熔模鑄造質(zhì)量極易受生產(chǎn)環(huán)境如溫度、濕度影響，尤其在我國北方因四季溫濕度變化較大，鑄造過程工藝參數(shù)浮動也相應(yīng)較大，給鑄造質(zhì)量的控制增加了難度，而覆膜砂鑄造不受生產(chǎn)環(huán)境影響，方便鑄造參數(shù)的設(shè)定和實施。

1.3 生產(chǎn)比較

傳統(tǒng)熔模鑄造的工序包括：制模、焊接、掛砂、脫殼、焙燒、澆注、清理，清理前需要的生產(chǎn)設(shè)備包括：模具、電阻爐、掛砂流水線、脫殼設(shè)備、焙燒窯、中頻電爐。而覆膜砂鑄造工序為：制殼、澆注、清理，需要的設(shè)備為：殼芯機、中頻電爐，極大簡化了鑄造工序和設(shè)備，提高了生產(chǎn)效率，降低了人工成本，并節(jié)約了生產(chǎn)空間。

熔模鑄造工序：蠟件制作→蠟件清理→蠟組焊接→掛砂→脫殼→焙燒→型殼澆注→清理

覆膜砂鑄造工序：覆膜砂型殼制殼→型殼澆注→清理

1.4 鑄造工藝比較

因熔模鑄造蠟件組焊和掛砂需要，在對鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮蠟組的強度，以保證組焊、掛砂工序的成品率，因而澆注系統(tǒng)往往不夠合理和優(yōu)化，因此影響了鑄件整體出品率，而覆膜砂鑄造的澆注系統(tǒng)設(shè)計時不需考慮后期工序的影響，因而出品率較熔模鑄造有明顯提高，駕駛室前支架熔模鑄造出品率為68%，覆膜砂鑄造出品率為72%。而以重型汽車裝配用各類前支架、下支架等鑄鋼產(chǎn)品為例，熔模鑄造工藝產(chǎn)品出品率在70%左右，而將同種產(chǎn)品開發(fā)為覆膜砂鑄造工藝時，出品率達到74%，為提高產(chǎn)能和降低鑄造成本創(chuàng)造了有利條件。

2 覆膜砂鑄造特點

2.1 覆膜砂原材料選用

覆膜砂一般由骨料、粘結(jié)劑、固化劑、潤滑劑和特殊添加劑組成。骨料一般為天然洗硅砂，要求耐火度高，揮發(fā)物少，顆粒圓整，自身強度高；粘結(jié)劑目前普遍使用酚醛類樹脂；[1]固化劑[2]普遍采用烏洛托品即六亞甲基四胺；潤滑劑一般采用硬脂酸鈣；添加劑主要有耐高溫添加劑、易潰散添加劑、增強增韌添加劑等。

2.2 覆膜砂制芯（型）設(shè)備和工藝

目前，覆膜砂制芯（型）設(shè)備主要為熱芯盒射芯機（殼芯機），根據(jù)覆膜砂產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、大小、厚度等特點，熱芯盒模具加熱溫度范圍為180℃―300℃不等，加熱時間一般在60270s之間，射砂壓力要求0.4MPa―0.7 MPa，具體參數(shù)根據(jù)型殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、尺寸和厚度等特點進行調(diào)整。

3 對覆膜砂鑄造的展望

目前，我國覆膜砂年產(chǎn)量已達到50萬噸以上，通過覆膜砂鑄造生產(chǎn)鐵型鑄件10萬噸左右，具有專業(yè)生產(chǎn)廠家近百家，覆膜砂鑄造已形成較大規(guī)模。但是，覆膜砂鑄造存在的問題依然較多，覆膜砂制造廠家數(shù)量多，但是制造設(shè)備不一、檢測及質(zhì)量控制手段差距較大，同時因為覆膜砂鑄造的工藝特點，造成覆膜砂質(zhì)量波動較大、覆膜砂制造和鑄造過程的污染問題、酚醛樹脂價格較高、廢砂處理等問題較為突出。因此，覆膜砂鑄造今后的發(fā)展方向應(yīng)為：減少覆膜砂的環(huán)境污染，開發(fā)低發(fā)氣、少污染的酚醛樹脂，同時，積極尋求比酚醛樹脂更為物美價廉的替代品，降低制造成本和環(huán)境污染；進一步提高覆膜砂的流變性和樹脂等粘結(jié)劑的覆膜和固化特性；加強覆膜砂的回收再利用，減少原材料消耗，符合國家環(huán)保要求。

4 結(jié)論

通過對駕駛室前支架產(chǎn)品覆膜砂制殼工藝的開發(fā)和驗證，與傳統(tǒng)熔模鑄造工藝相比較，覆膜砂鑄造工藝在鑄造成本、成品率、鑄造生產(chǎn)、工藝特性方面都較熔模鑄造有明顯優(yōu)勢和提高，可以推廣至其他大多數(shù)鑄鋼產(chǎn)品。在未來一定時期內(nèi)，覆膜砂鑄造工藝必定成為我國鑄鐵、部分鑄鋼產(chǎn)品的主要鑄造方式，值得進一步推廣和提高。

參考文獻：

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[3]黃列群，潘東杰，何芝梅，薛存球，馬益誠，沈永華，林方夫，高強.鐵型覆砂鑄造及其發(fā)展[J].現(xiàn)代鑄鐵，2006（03）：1214+16+18+20.