消失模鑄造
- 正在推廣和需要認真對待的鑄造新工藝
王 恒 敏
由于鑄造可以在某種程度上自由選定零件的形狀和壁厚,并且鑄件本身具有較高的剛性,所以幾乎在所有的機械和器具中鑄件均被廣泛地采用,特別是那些靜止的機架、箱殼以及壁薄、內外結構相對復雜的各種結構零部件。但是長期以來,傳統上鑄造一直是采用空腔模(一般為金屬模)-濕砂造型-澆鑄,而且往往需要根據不同的情況予先制備泥芯、活塊,慎重選擇合適的分型面、予留補縮冒口……正是這種多因素、不穩定的鑄造工藝過程才使得“錯箱”、“夾砂”、“氣孔”、“疏松”、“裂紋”、“冷隔”、“出模及清砂困難”之類的鑄造缺陷層出不窮(據筆者所知有不少廠家鑄件廢品率長年高達30%以上),而且其制模周期長成本高、造型需要相當水平的技藝,員工勞動強度大、作業環境惡劣(往往噪聲、粉塵超標,原材料、能源浪費較大)。
消失模鑄造工藝又稱實型鑄造或氣化模鑄造。它是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)高分子材料制做成與零件結構和尺寸完全一樣的實型模具、經浸涂耐火粘接涂料(起強化、光潔作用)烘干后陸續埋入干砂造型、經三維微振加負壓緊實,在沒有泥芯、活塊(甚至沒有冒口)的情況下澆入熔化的金屬液(注意在澆鑄和凝固過程中要繼續保持一定的負壓)使泡沫塑料模受熱氣化進而被金屬取代的一次性成型鑄造新工藝。此種工藝如能突破各關鍵技術點,就能充分顯示其優越性:較普通空腔金屬(或木)模-濕砂鑄造能獲得較高的毛坯尺寸精度,而且模具制造周期短、成本低,鑄件的結構、形狀不受限制,為新產品配件設計提供充分的自由空間。
消失模鑄造工藝,上世紀60-80年代一度被西方少數工業發達國家籠斷,我國改革開放后、尤其近些年來才陸續被有關廠家采用。有效采用這項鑄造工藝的一些國內廠家(如:丹管局鑄造廠、邯鄲軍鋼鑄管廠、安徽叉車集團、襄樊華科公司、即墨東風器材、山西群英、溫州甌海等)的實踐證明:采用消失模鑄造工藝不僅鑄件毛坯的外觀質量好、尺寸精度高,“錯箱”、“夾砂”等弊病得到根治,而且工人的勞動強度能夠得到降低、作業環境明顯改善;此項新的鑄造工藝不僅適用于一般的灰鑄鐵、球墨鑄鐵、高鉻鑄鐵,也同樣可以適用于高錳耐磨鑄鋼、鎳-鉻耐熱鑄鋼和各種鋁合金鑄件。目前國內已有下述典型鑄件成功采用消失模鑄造工藝并收到了良好的技術和經濟效益:炮彈外殼、消防栓殼、電機殼、變速箱殼,磨球、襯板、爐蓖,進(或排)氣岐管、閥體、管件,撥叉,四缸以下缸體、缸蓋,汽車后橋、剎車盤、剎車鼓以及各種曲軸、支板、支架……
從上述已經成功運用消失模鑄造工藝的種種典型零件形體結構的復雜程度和壁厚分析,我認為:其它機電產品,如各類工業縫紉機的機殼和相當一部份零配件亦應該能適用于此項新的鑄造工藝。然而目前為止,在這些制造領域里卻很少有人嘗試,而依然沿襲著空腔模-濕砂造型-澆鑄的老路,依然繼續忍受傳統上老的濕砂鑄造工藝帶來的高廢品率、高勞動強度和種種弊端。造成這種“保守有余、創新不足”局面的原因是多方面的:有的耳目閉塞,一直“低頭拉車”根本就不知道“消失模鑄造工藝”為何物;有的道聽途說,只知道“有不少中小企業雨后春筍般地相繼上馬但不久就一個個又匆匆下馬”,個中原因并不真正清楚;有的習慣于“跟著別人的尾燈前行”,對采用消失模鑄造工藝成功和失敗的根本原因從不做科學、認真的考究;還有的自己無知卻又聽不進專業人士的科學進言,企圖只要花上一堆錢,“拿來就能用”并且要立收“點石成金”之奇效……