消失模鑄造沖壓模具產品線收縮問題分析

常 亮

（天津虹岡鑄鋼有限公司，天津 300457）

消失模鑄造也被稱作實型鑄造，選擇與鑄件尺寸形狀相似度高的石蠟、泡沫模型，將其粘結之后組合成為模型簇，在上方涂刷耐火涂料，烘干處理放置于干石英砂內，采用振動造型的方式，利用負壓作用進行澆注，模型充分氣化后液體金屬會填充模型，放置冷卻凝固便可得到鑄件。這種新型鑄造法和傳統鑄造方法對比，工藝和參數存在差異，沖壓模具生產環節可能會出現產品線收縮問題，直接影響到后期產品裝配。為了能夠解決該問題，最大程度減小精度誤差，需要在產品生產環節展開數據跟蹤，深入分析導致消失模鑄造沖壓模具產品線收縮問題的原因，總結有效的解決方案。

1 消失模鑄造方法

1.1 EPC法

圖1 消失模鑄造EPC法示意圖

EPC法被稱之為干砂無粘結劑抽真空造型法，原理是泡沫消失模、真空密封造型之間結合的一種鑄造技術，在工業生產中的應用十分廣泛（如圖1）。因為金屬液澆注是在真空狀態進行，所以進入到型腔之后，鑄件表面具有極高的精度，因為該方法不需要混砂，所以操作流程也非常簡便，生產過程中鑄件落砂清理起來比較容易，避免粉塵污染，也降低氣孔、根部因為添加物導致的鑄造問題[1]。若采用EPC法進行鑄造，模具若尺寸不同，還需搭配對應的砂箱、抽真空設備，這就會增加鑄造流程的復雜性與生產成本。尤其是大規模模具運行必須要功率較大的真空負壓系統支撐，所以如果鑄造廠生產條件不符，無法保證最終鑄造質量。雖然EPC法有諸多優勢，但是會受到鑄件尺寸、重量的影響而降低模具鑄造效果，所以今后對于EPC法的運用，必須要結合實際需求。

1.2 FM法

FM法被稱作粘結劑自硬砂實型鑄造法，鑄鐵件生產環節會將呋喃樹脂自硬砂作為填充鑄型材料，并且覆蓋到汽化泡沫模之外，當鑄型完全硬化之后便可將澆筑鐵液至型腔內，砂型內部的泡沫模砂型經過燃燒全部消失之后即可完成鑄件。FM法節省砂型鑄造起模、翻箱、下芯、合箱等流程，提高鑄件精度，也減少了勞動量與生產時間，比較適合在大型單件鑄鐵模具鑄造中運用[2]。FM法的主要材料為樹脂自硬砂，適合在大型汽車模具、五金沖壓模具生產中運用。

2 消失模鑄造沖壓模具產品線收縮問題討論

2.1 沖壓模具線性收縮

在所有的消失模鑄造工藝當中模樣制造十分關鍵，這一環節采用可發性樹脂珠粒作為主要材料，可選擇的類型包含EPS與EPMMA等，因為EPMMA成本比較貴，所以在消失模鑄造沖壓模具生產中，更多是將EPS板材作為原材料。完成模型制造之后不能立即達到要求的干燥狀態，模型內的水分揮發不徹底，工作人員可以在組織生產期間，隨機抽取25件結構不同的模具組織實驗，詳細記錄實驗數據，并且展開跟蹤驗證，選擇最高點、最低點，將模具烘干，要求環境溫度達到60℃，烘干時間為25h，測量選擇的基準測量點，準確計算之后，得出EPS板材作為原材料加工泡沫模型所呈現的線性收縮率，如果滿足產品參數要求即可批量生產。

2.2 模具鑄件線性收縮

消失模鑄造的其中一個環節是白模噴涂，模具造型經過埋砂、熔解澆注、鑄件等一系列處理流程，針對金屬材料進行熔解澆注，澆注溫度應該提前冷卻至室溫，期間涉及到三個收縮階段，從白模到黑模的這一環節，模型難免會出現收縮，對模型進行測量，工作人員采用線收縮的形式加以呈現，預先設置基準測量點，并且進行跟蹤，再與之前所得數據統計綜合分析，作為灰鐵模具生產過程線性收縮計算的依據，得出線性收縮率之后，隨機選擇產品展開實驗，在實驗過程中重點跟蹤樣品的長、寬度尺寸變化，可將模型制作比例適當調整[3]。根據試驗跟蹤結果，可以發現模型長、寬尺寸變化存在異常，例如鑄件尺寸大于實際尺寸，如果出現這一現象建議根據沖壓模具生產參數規范進行調整。如果非加工面鑄件和實際尺寸之間存在誤差，則要分析具體原因，如果是因為測量方法和讀值等導致，建議更換新測量方式，并且重復檢查數值。此外，鑄件尺寸超出實體尺寸的誤差范疇，那么在實驗跟蹤與驗證環節，便可以計算消失模鑄造沖壓模型產品的合格率。

通過實驗分析可知，鑄件收縮率在設計消失模模具環節，屬于非常關鍵的一項工藝，鑄造生產環節必須要科學選擇，尤其是材料方面，必須充分考慮合金收縮、模型材料收縮這兩點因素，明確工藝收縮率，確保最終產品鑄造滿足尺寸規范。此外，因為模具產品精度不斷提升，鑄件精度、質量也必須要滿足客戶要求。這就需模具鑄件生產環節加強對產品精度與質量的重視，積極探索消失模鑄造沖壓模具產品新工藝，保證產品鑄造解決，解決線收縮問題。

3 消失模鑄造沖壓模具發展前景

我國經濟水平的提升帶動了工業的不斷發展，大型模具生產需求量也在這一環境下不斷增加，并且面臨質量方面的嚴格要求。以往大中型沖壓模具主要是以鍛造合金鋼模具為主，但是相關原材料的價格比較高，加上利用率較低，生產過程繁瑣，無法保證沖壓件的精度，所以在實際生產中并沒有完全普及。經過實驗與探索發現，球墨鑄鐵材料的屈服強度、屈強比大于普通鋼材料，基體組織和鋼材料一致，石墨為球狀分布，應力集中的可能性比較小。同時，該材料可以浸入潤滑油，組織內石墨也帶有自潤滑的效果，在沖壓模具生產中可以降低拉伸摩擦力，今后生產中必然會得到全面普及與應用[4]。

消失模鑄造具有較高的經濟效益，生產過程效率高，是模具制造重要技術。泡沫材料成型環節，采用預發泡模腔蒸壓成型的方式便可獲得預期效果，所得模具胚料精度非常高，并且無須繁瑣的加工流程，鑄造模具尺寸與表面光潔度也滿足規范要求。除此之外，銅、鋁合金與強度較高的灰鑄鐵等材料，在消失模鑄造沖壓模具生產中也有非常廣泛的運用，結合當前生產現狀，消失模法已經成為球鐵模具的主要工藝，并且代替傳統合金鋼模具，這是今后工業領域的主要發展趨勢，特別是汽車覆蓋件沖模、家電外殼沖壓成型模具生產這兩個方面。針對球鐵模具進行精加工處理，工作面采用表面淬火處理的方式，可以提高產品耐磨性，有效提升模具表面洛氏硬度。

結合當下市場中工業發展現狀，其中汽車與家電兩個產業占據重要位置，無論是產品更新換代還是改型均呈現出極高的效率，但是汽車模具、五金沖壓模具產品供應卻需要在今后加以完善。尤其要關注鑄造模具技術的開發與應用，著重解決產品線收縮問題，保證相關產品的及時供應，是今后行業發展的關鍵著手點。

4 結語

綜上所述，結合消失模鑄造沖壓模具產品產生的線收縮問題，工作人員需要結合實際分析根本原因，并且及時采取相應手段將線收縮問題解決，提高模具生產質量與效率，保證尺寸參數精度，從源頭上杜絕質量問題，創新消失模鑄造工藝。