做好消失模鑄件--掌握這幾點(diǎn)...

消失模鑄件生產(chǎn)，作為成形精確、加工余量小，以及容易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的新技術(shù)，相對(duì)傳統(tǒng)粘土砂鑄造和樹脂砂鑄造，污染少、耗能低 ，加上低廉的生產(chǎn)成本，以及對(duì)從業(yè)工人技術(shù)素質(zhì)要求不高等諸多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)越來越廣泛地被鑄造行所采用。但是，由于消失模鑄造工藝技術(shù)在我國(guó)推廣的比較晚，仍有許多技術(shù)上的問題沒有徹底解決。一些企業(yè)引進(jìn)消失模技術(shù)已經(jīng)多年，生產(chǎn)的鑄件尺寸始終與理論尺寸有一定差距，沒有實(shí)現(xiàn)精確成形。嚴(yán)重時(shí)，鑄件尺寸不夠機(jī)械加工。鑄件幾何尺寸精度不高，主要由于是某些環(huán)節(jié)沒有采取技術(shù)措施，以及在生產(chǎn)過程中工作沒有做細(xì)等原因所致。

　　本文按照生產(chǎn)操作工藝的順序，重點(diǎn)介紹在手工制作泡沫白模的生產(chǎn)過程中，哪些因素影響著鑄件的幾何尺寸，并對(duì)此因素進(jìn)行分析，給出解決問題的方法；同時(shí)，本文也可作為消失模技術(shù)生產(chǎn)鑄件手工制作消失白模的操作規(guī)程使用。

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　?。?）白模工藝制定   根據(jù)機(jī)械加工零件圖樣，按機(jī)械加工要求給出機(jī)械加工余量，按鑄造工藝要求繪制鑄件圖（亦可在機(jī)械零件圖樣上完成），如圖1所示。

　　根據(jù)鑄件圖，制定白模制作工藝，繪制工藝圖（見圖2）。將白模分解成若干相對(duì)獨(dú)立的泡沫散件，也就是模塊。模塊數(shù)量要越少越好，一方面粘接面數(shù)量少，白模精度相對(duì)高；另一方面使用膠數(shù)量也相對(duì)小，可以減少澆注時(shí)的發(fā)氣量；繪制下料模板圖樣，標(biāo)明零件名稱、圖號(hào)、材質(zhì)、縮尺、順序號(hào)等，必要時(shí)標(biāo)明方向，通常順序由大的散件開始編排，每種模板制作兩件，通常為A和B，切割時(shí)A在上面，B在底面，例如XSMMB—5—8 端蓋  HT200 0.8% 6—2 A  h40，表示了該零件的圖號(hào)、名稱和材質(zhì)，白模由6件模快組成，此?？焓堑?件，縮尺為0.8%，模塊切割厚度為40mm，其中A表示該模塊使用兩件模板，A是其中之一（見圖2）。零件圖樣、白模工藝圖樣和下料模板圖樣要分別按圖號(hào)裝訂、存檔。不允許制作一個(gè)模板，然后依次模板為樣本放樣，再制作另一個(gè)模板，這樣會(huì)積累誤差。

　　圖２　白膜工藝

　?。?）縮尺  根據(jù)鑄件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)確定縮尺比例，例如鑄鐵件，要確定采用0.8%還是采用1.0%的收縮比例。

　　（3）模板材料  選擇克重適中的硬紙板，在生產(chǎn)使用中，要注意紙板的熱磨損情況，對(duì)于批次多數(shù)量較大的鑄件生產(chǎn)，要及時(shí)更換新紙模板或采用鍍鋅鐵板。

　?。?）白模粘接定位圓   白模通常是由幾件分散的泡沫件組合粘接起來的，對(duì)于圓形回轉(zhuǎn)體件來說，散件彼此必須有相同的外圓或內(nèi)徑作為定位圓使用（見圖2），這里的φ850mm、φ350mm、φ200mm就是定位圓。在紙板或鍍鋅板上繪制定位圓時(shí)，要使用同一個(gè)畫規(guī)一次完成放樣，并且剪裁要由一個(gè)人完成，避免多次調(diào)整畫歸，產(chǎn)生放樣誤差。

　?。?）白模切割縫隙  白模的幾何尺寸與鑄件的幾何尺寸是相同的，熱絲切割泡沫，會(huì)產(chǎn)生切割縫隙，下料時(shí)周邊要預(yù)留出縫隙尺寸，縫隙的寬度根據(jù)熱絲的直徑不同而不同，可以在實(shí)際工作中量取，這個(gè)尺寸會(huì)隨熱絲的溫度高低而變化，實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)直徑取固定值即可。

　?。?）粘接負(fù)數(shù) 　由于白模散件彼此粘合面平面度精度的存在、膠的厚度以及粘接后翹起等原因，白模粘接完成后尺寸會(huì)有所增加（通常都是不考慮切割縫隙，使之與膠的厚度相互抵消），粘合面越多，鑄件尺寸增加越大。這個(gè)尺寸變化，通常是由于泡沫切割后平整度不高造成的的，且隨著零件尺寸的增大，尺寸誤差增加的十分明顯，這個(gè)增加值就是粘接負(fù)數(shù)。因此下料時(shí)應(yīng)預(yù)先將這個(gè)增加值減掉，那么料的厚度應(yīng)是理論尺寸減去粘接負(fù)數(shù)。

　　粘接負(fù)數(shù)的大小視實(shí)際情況而定，可以在首件白模中檢測(cè)出來，一般是每個(gè)粘接縫隙0.3～2.5mm。鑄件機(jī)械加工余量不足的缺陷，除了是白模變形引起的以外，主要是對(duì)粘接負(fù)數(shù)考慮不足，從圖2中可以看到，這個(gè)端蓋白模有a、b、c、d 4個(gè)粘接面，其中a、b、c 3個(gè)面均會(huì)產(chǎn)生粘接負(fù)數(shù)，如果不做考慮，毛坯的H尺寸會(huì)增大很多，嚴(yán)重時(shí)c面失去加工余量，這是常見的加工量不夠的例子。

　　2.白模材料的選擇

　　不是所有的泡沫都可以用來制作白模的，應(yīng)選用泡沫原發(fā)料克重適中、切割后平整、強(qiáng)度高、不易變形且熱熔后發(fā)氣盡量少的泡沫。

　　3. 下料

　?。?）調(diào)尺  消失模白模是由多層泡沫粘結(jié)而成，要求每一層上下兩個(gè)面必須平行，這是保證鑄件幾何尺寸的一個(gè)必要條件。因此，切割床上熱絲與床面要求平行，熱絲高度調(diào)好后要復(fù)檢，開片后第一片泡沫要檢查平行情況，及時(shí)糾正問題。

　　（2）初始下料  切割原始大方泡沫，第一切割面要選擇好，這是一個(gè)基礎(chǔ)面，并做好標(biāo)記，之后所有切割依次為參照（水平或垂直切割）；開片后首片要檢查片的尺寸和平行情況，有問題及時(shí)調(diào)整；熱絲切片操作時(shí)需注意：熱絲松緊適中，泡沫推進(jìn)連續(xù)均勻且速度不易過快；每片至少要有兩個(gè)與泡沫平面垂直的側(cè)面（縱向切割而成），作為模板固定的基準(zhǔn)面。

　?。?）模板固定  模板分別固定在泡沫片的上下兩面，要求兩模板位置要準(zhǔn)確模板固定

在泡沫上（使用垂直側(cè)面的基準(zhǔn)面）；需要用鐵釘嵌入定位，模板上需要開釘孔，孔大小與鐵釘相適宜，不可大孔小釘使用，以免模板串位。開孔處模板要平整，釘子軸線須與模板垂直。釘孔數(shù)量通常不少于3個(gè)，對(duì)于大的模板則需要多的釘孔，周邊兩相鄰釘孔的距離不宜大于180mm，而且模板中間位置還要增加釘孔。如圖3所示（只是右下方局部表示）。

   圖３　６-２模板

　　（4）切割  切割模板周邊，注意控制熱絲溫度，溫度過高易會(huì)使割縫擴(kuò)大，不易控制；溫度過低則影響切割速度，效率不高。切割過程須平穩(wěn)連續(xù)勻速，行走速度變化會(huì)造成白模表面波紋起伏，影響鑄件表面質(zhì)量。

　　4.合模粘結(jié)

　　（1）定位  　白模模塊之間的定位一般采用相同尺寸對(duì)齊的方法，如內(nèi)孔或周邊對(duì)齊定位（見圖2），6-1與6-2利用φ850mm對(duì)齊定位，6-2與6-3利用φ350mm對(duì)齊定位，以此類推；鑄件內(nèi)部的筋和臍塊定位，一般是在模板上畫出筋或臍塊的中心位置，完成下料后再這個(gè)位置描到白模上，如圖3中W點(diǎn)（8點(diǎn)只畫出了1點(diǎn)），將所有點(diǎn)連線后，8條筋的位置就確定了。下面介紹更直接的定位方法。如圖3所示，在模板上筋的位置開出8個(gè)矩形方洞，每個(gè)矩形兩個(gè)長(zhǎng)邊就是筋的定位線，兩長(zhǎng)邊距離略寬于筋的尺寸，以便粘結(jié)時(shí)可以看到。用筆直接畫出筋的限位更加精確，一步到位，減少鑄件幾何尺寸的誤差。

　　（2）粘結(jié) 　一是要注意涂膠的厚度，及時(shí)調(diào)整膠的濃度，這些影響粘合面的粘接負(fù)數(shù)；二是涂膠的面積，對(duì)于面積較大的粘合面，不一定全部涂膠，保證能粘住的前提下，涂膠點(diǎn)可以分散星布，施膠量越少越好，減小熔模時(shí)的發(fā)氣量以及縮短膠的烘干時(shí)間。如果結(jié)合面外部還要粘貼紙條（防止涂料進(jìn)入沾合縫），施膠量可以進(jìn)一步降低。

　　（3）粘結(jié)順序  　擁有多個(gè)粘接面的白模，很難一次完成粘結(jié)，針對(duì)不同的白模，需要制定各自合理的粘結(jié)工藝，確定各粘接面的粘結(jié)順序，必要時(shí)還要進(jìn)行施加重物以防翹起，加載重物時(shí)應(yīng)以白模受力均勻粘合牢固為準(zhǔn)則，應(yīng)避免施力過大，導(dǎo)致白模變形。

　　（4）粘結(jié)時(shí)間  　根據(jù)室溫條件，制定合理的粘結(jié)時(shí)間工藝。對(duì)于多個(gè)粘結(jié)面，要確保白模粘結(jié)堅(jiān)固后，才能進(jìn)行下一個(gè)粘結(jié)面的粘接，否則先前的縫隙如果開啟，即使再次施壓也難于恢復(fù)原來的縫隙厚度，這是許多鑄件幾何尺寸產(chǎn)生問題的主要原因之一。

　　（5）封縫處理  白模粘結(jié)成形后，對(duì)粘結(jié)面的外緣和垂直陰角部位要做密封的處理，防止涂料進(jìn)入以及擁有必要的鑄造圓角。一般采用粘結(jié)紙條（亦有使用美紋紙）、粘接圓角或者涂臘等方法。如圖2所示，4個(gè)M處要粘接圓角，4個(gè)N處要粘紙條，8個(gè)三角筋的根部要做涂臘處理。需要注意的問題是：紙條不易寬，15mm左右，過寬影響涂料粘附，因?yàn)槟z層本身不能透水，造成涂料翹起脫落；由于涂臘不易粘附于臘上面，所以涂臘的面積越小越好；臘中需融入一定比例的松香，冷態(tài)時(shí)具有一定的強(qiáng)度，烘干時(shí)亦不會(huì)產(chǎn)生蠕變形。

　?。?）修整白模  白模粘結(jié)完成后，要打磨出鑄造圓角，修復(fù)制作過程中的問題，比如進(jìn)行剃刺刮平、補(bǔ)肉磨光，以及最后一次檢測(cè)尺寸形狀工作等。

　　（7）連接澆注系統(tǒng)  針對(duì)技術(shù)要求、鑄件結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝合理性等諸多因素，制定出合理的鑄造澆注工藝。消失模澆注系統(tǒng)要注意一下問題：通常選用底注式澆注或階梯式，盡可能不采用頂注；內(nèi)澆口盡可能在安置于機(jī)械加工面；利于搬運(yùn)、浸刷涂料、裝箱埋砂等。

　　5.白模干燥

　　制定合理的白模干燥工藝，確保苯板膠及泡沫完全烘干，否則影響涂料的涂刷。一般的鑄件白模，在40～50°C的烘干室里要24h以上。

　　6.浸刷涂料

　　根據(jù)實(shí)際要求，制定浸刷涂料的工藝，一般是3遍涂料。特別注意的是，白模從干燥室取出要馬上浸刷涂料，減少白模暴露空氣的時(shí)間，避免返潮；涂料必須完全干透才可以進(jìn)行下一次浸刷涂料，浸刷后的模型，在40～50°C且通風(fēng)的條件下，至少干燥36h以上。

　　涂料的選擇，應(yīng)根據(jù)鑄件材質(zhì)而定，耐火高的可以替代耐火低的，比如鑄鋼件使用的涂料可以用于鑄鐵件生產(chǎn)。通常第一遍涂料耐火性好，顆粒細(xì)膩，第二、第三層涂料注重強(qiáng)度和透氣，顆粒逐漸增大。生產(chǎn)規(guī)模不是很大，3遍涂料可以使用同一種涂料，

　　7.白模裝箱

　　在砂箱中合理布置白模，不能有擠壓現(xiàn)象，澆注系統(tǒng)的安置要遵守工藝，要考慮澆注系統(tǒng)熱收縮對(duì)鑄件的影響，特別是扁平及細(xì)長(zhǎng)的鑄件。機(jī)震前包圍白模的型砂分布要均勻，以免型砂機(jī)震時(shí)過激流動(dòng)，使白模變形。白模從干燥室取出后，要及時(shí)裝入型砂里，減少暴露空氣的時(shí)間，返潮會(huì)影響鑄件外形甚至塌箱，對(duì)于必須低真空澆注的鑄件，返潮對(duì)成品率十分敏感。

　　8.澆注

　?。?）澆注時(shí)間  消失模鑄造技術(shù)澆注過程與傳統(tǒng)鑄造澆注過程有很大的不同，傳統(tǒng)鑄造澆注時(shí)，貼近型砂的金屬液在激冷之后不久會(huì)重新熔化，砂型的冷卻強(qiáng)度也趨于平緩；而消失模鑄造，由于負(fù)壓的作用，澆注時(shí)和澆注之后，液態(tài)金屬一直處于較強(qiáng)的冷卻之中，最先進(jìn)入砂型里的金屬液與最后進(jìn)入砂型的金屬液之間的溫差比較大，澆注速度越慢，這種差別越大，大的溫差會(huì)給鑄件冷卻收縮帶來影響，嚴(yán)重時(shí)改變鑄件的幾何尺寸，特別是板狀和桿狀鑄件。提高充型速度是減小溫差的辦法之一，但消失模鑄造需要有充足的熔模時(shí)間，充型時(shí)間過快，會(huì)出現(xiàn)排氣不暢，導(dǎo)致反噴或塌箱的問題發(fā)生。因此 ，要綜合分析鑄件出現(xiàn)的問題，在實(shí)際中積累經(jīng)驗(yàn)，制定合理的澆注工藝。

　?。?）澆注溫度  從影響鑄件尺寸變化的因素考慮，澆注溫度低會(huì)有益處，因?yàn)榭梢钥s小溫差。一般來說，鑄件幾何尺寸出現(xiàn)的問題，極少與澆注溫度有關(guān)。

　　9.開箱

　　由于是干燥的型砂，當(dāng)失去負(fù)壓之后，鑄件的熱量散失極其緩慢，很長(zhǎng)的時(shí)間以后，鑄件仍處于高溫狀態(tài)，打箱早了會(huì)帶來很多問題，冷裂、變形和硬度高難以機(jī)械加工等等。一般20～300kg的鑄鋼件，自然冷卻時(shí)間是24～40h，鑄鐵件相應(yīng)要減少10h左右。應(yīng)根據(jù)天氣和實(shí)際情況，制定合理的開箱時(shí)間工藝。

　　10.清理

　?。?）冷卻時(shí)間  打箱之后，要有足夠的時(shí)間使鑄件冷卻下來，特別是有的澆注系統(tǒng)影響著鑄件的收縮，本身起著工藝?yán)畹淖饔?，過早去除它們鑄件將產(chǎn)生彎曲，幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，因此對(duì)不同的鑄件應(yīng)制定不同的清理工藝。

　　（2）澆道的處理  鑄鐵件要明確內(nèi)澆道的敲擊方向，否則可能會(huì)使?jié)部诟慨a(chǎn)生缺肉現(xiàn)象，影響鑄件尺寸，必要時(shí)在內(nèi)澆口上制作工藝缺口以便利于敲擊分離；鑄鋼件切割內(nèi)澆道時(shí)不得過量，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)拇蚰ビ嗔俊?/span>

　　 結(jié)語(yǔ)

　　消失模鑄造技術(shù)，是集機(jī)械、化工、真空等學(xué)科的綜合性鑄造新技術(shù)，想當(dāng)然的認(rèn)為消失模鑄造技術(shù)非常簡(jiǎn)單，無非就是用泡沫替代木型進(jìn)行的鑄造，這是對(duì)消失模技術(shù)認(rèn)識(shí)的一個(gè)誤區(qū)。要想應(yīng)用好消失模鑄造技術(shù)，不但要有全面的鑄造專業(yè)理論知識(shí)，還要積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，只有通過有效地實(shí)踐活動(dòng)，才能制定出科學(xué)合理的消失模鑄造技術(shù)的生產(chǎn)工藝，才能不斷地在生產(chǎn)實(shí)踐中完善工藝。一件合格的鑄件，是經(jīng)歷了多個(gè)環(huán)節(jié)、多方面條件都具備的條件下方能制造出來，因此，要做好每一個(gè)環(huán)節(jié)中的細(xì)節(jié)工作，是真正做好消失模鑄造技術(shù)生產(chǎn)鑄件的基礎(chǔ)。