袁東洲 ，王林慧 ，袁 森 ，王國平

（1.晉城市金珂鑄業(yè)制造有限公司，山西 晉城 048012；2.山西晉城市春晨興匯實業(yè)公司，山西 晉城 048012；3.陜西省內(nèi)燃機配件二廠，陜西 咸陽 712025；4.西安理工大學，陜西 西安 710048）

消失模鑄造技術(shù)是上世紀80年代國際上開發(fā)應用的新型鑄造技術(shù)，我國在90年代末被國家科技部列入“九五”國家科技成果重點推廣計劃。與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造的鑄件，不僅表面光潔度、鑄件尺寸精度高，因在負壓狀態(tài)下成型鑄件內(nèi)部組織致密度提高，相對而言成本較低，同時改善了從業(yè)工人的勞動條件，也有利于生產(chǎn)環(huán)境的改善等優(yōu)勢。所以，被國內(nèi)外譽為“21世紀的鑄造技術(shù)”“鑄造工業(yè)的綠色革命”。我們要從一個鑄造大國變成為制造強國，就要大力發(fā)展更多近無余量生產(chǎn)，要大力發(fā)展精確成型技術(shù)；鑄造產(chǎn)業(yè)必須符合國家環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的大方向，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)；同時也要適應各個加個性化的市場需求，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設計要有更大的自由度。消失模鑄造在以上諸多方面可以滿足市場和制造商的需求，發(fā)展?jié)摿薮?，只要盡最大限度地發(fā)揮消失模鑄造的特點和優(yōu)勢。所以，我們說消失模鑄造應用與發(fā)展前景非常廣闊。

消失模鑄造技術(shù)特別適合對具有復雜結(jié)構(gòu)，尤其是具有復雜內(nèi)腔，模樣分型困難、造型困難的鑄件；特別是有些用普通砂型鑄造不好分型、難以起模，芯子很多且難以下芯定位的鑄件，采用消失模鑄造工藝就相應簡單的多，它的鑄件結(jié)構(gòu)的適應性非常強，鑄造生產(chǎn)如復雜的箱體類、缸體類、水泵葉輪、螺旋漿等結(jié)構(gòu)較為復雜、精度要求高的中高檔鑄件，才能體現(xiàn)出消失模鑄造工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟效益。為此，圍繞鑄造生產(chǎn)高難度鑄件必須攻克的技術(shù)難題就是消除生產(chǎn)中可能產(chǎn)生的諸多鑄造缺陷，進一步提高成品率。

伴隨著我國消失模鑄造設備國產(chǎn)化水平的提高，以及我國消失模鑄造原輔材料質(zhì)量的改進與提高，加上我們諸多從事消失模鑄造技術(shù)人員對于消失模鑄造原理和理論研究的不斷深入，我國的消失模鑄造出現(xiàn)前所未有好局面，尤其是許多中小企業(yè)在選擇鑄造生產(chǎn)方式的時候，優(yōu)先考慮了采用消失模鑄造。但是，必須清醒認識中小企業(yè)普遍存在技術(shù)力量薄弱、管理水平亟待提高，檢測手段不健全和資金周轉(zhuǎn)等諸多問題。許多中小型民營企業(yè)家對消失模鑄造缺乏完全和透徹的了解和認識，就我們所知很多廠家決策上消失模之前根本沒有詳實考察和論證過，自身也沒有系統(tǒng)學習過消失模鑄造的專業(yè)知識，更別說系統(tǒng)學習過消失模鑄造原理與理論。當然主要是對消失模鑄造認識上的不充分，對消失模鑄造生產(chǎn)中可能出現(xiàn)問題的嚴重性估計不足，在知之甚少情況下，就急于上馬，結(jié)果是花了兩、三年時間產(chǎn)品質(zhì)量過不了關，鑄造過程中的問題很多，就我們所知許多新建消失模鑄造企業(yè)陷入被動和面臨停產(chǎn)局面。鑄造業(yè)的利潤說白了就是掙廢品 “錢”，只有降低廢品率，利潤才會有所提高。本文就消失模鑄造最常見的缺陷 “粘砂”談談我們的認識與看法，愿與從事消失模鑄造的同事們共同探討和提高。

1 消失模鑄件形成粘砂缺陷的原因

消失模鑄造工藝一般先在加工好的塑料泡沫模樣表面涂刷一定厚度的耐火涂料，然后放入砂箱中，采用自硬樹脂砂在外面舂實造型，在負壓下澆注，使模樣氣化，液體金屬占據(jù)模樣位置，凝固冷卻后形成鑄件的鑄造方法。

消失模鑄件所謂粘砂：就是金屬液滲入型砂中，形成金屬與型砂的機械混合物。其中有兩種情況：一種是金屬液通過涂層開裂處滲入型砂砂粒間的孔隙，凝固后將砂粒機械地粘連在鑄件表面，形成“鐵包砂”（即機械粘砂），此種粘砂缺陷一般還可以清除掉；鐵液滲入從工藝過程和機械粘砂的定義可以看出，涂層開裂和填砂造型振實后緊實度不夠或鑄型某個部位型砂松散，如果型砂顆粒過大及真空度過高也是造成鑄件機械粘砂之關鍵。第二種情況是金屬液透過涂層滲入型砂中，形成非常難以清除的化學粘砂。

造成化學粘砂缺陷的原因同樣有兩個方面，其一是涂料成分的配制，涂料骨科的種類、耐火度及相互配比，對于涂料層厚度要求和抗粘砂效果的影響非常大。根據(jù)許多消失模鑄造廠家涂料的實際使用情況來看，涂料中的骨料一般選用片狀黑色石墨粉、高鋁礬土等，涂料層厚度一般在1.2mm～1.5mm左右，這樣就能取得非常滿意的效果。但是在涂料的實際配制過程中，由于操作人員的技術(shù)水平不一致，在相同的配比和混制工藝條件下，配制的涂料粘度和涂刷性能差異較大，使涂料耐高溫能力和抗?jié)B透效果不穩(wěn)定，容易造成粘砂，并干擾對鑄件粘砂真正原因的有效判斷；其二是涂層厚度，涂層厚度過大，不僅費工費料，而且在急劇干燥情況下很容易使涂層開裂；涂層厚度不足太薄或局部未涂刷到的情況下，高溫鐵液在真空度比較大時會穿過太薄或局部未涂刷涂料處滲入型砂顆粒間隙，更容易造成化學粘砂。

2 預防消失模鑄件粘砂的技術(shù)工藝措施

1）涂料應該有良好性能，能牢固黏附在泡沫塑料模樣上。涂層致密并且有足夠的強度，以保證在操作過程中不發(fā)生脫落現(xiàn)象；填砂造型振動時不開裂。同時要求涂料的線收縮應小，特別是對涂料其中的黏結(jié)劑和懸浮劑組分合理調(diào)整，旨在涂料具備有良好的抗激冷激熱性。提高涂料強度，在必要時可考慮涂掛多層涂料，但是涂層應盡可能的均勻；是在萬不得已下才采取適當增加涂層厚度之法，因為涂層越厚越容易產(chǎn)生裂紋，裂紋就給粘砂創(chuàng)造了條件。依據(jù)所生產(chǎn)的鑄件提高涂料的耐火度是絕不可忽視的重要因素。嚴把涂料配制和涂刷質(zhì)量關，尤其是對涂料層厚度的監(jiān)控，要因件、因料、因時進行嚴格又靈活的作業(yè)，確保涂層滿足工藝要求。

2）造型時緊實力不可過大，預防造型時涂層受到破壞。添砂后振動力過大或振動時間過長，涂層容易開裂。干砂振動造型的經(jīng)驗是：頻率50Hz左右，振幅 0.5mm～1.5mm，振動時間不大于60s，振動加速度與振動時間的乘積選擇在45mm±15mm之間比較合適。選用合理的振動參數(shù)是控制造型緊實力的關鍵。同時還要采取輔助手段或方法防止局部砂型未振實，而導致鑄件產(chǎn)生“節(jié)瘤”缺陷。

3）造型用原砂的選擇必須合適，從生產(chǎn)經(jīng)驗得出：干砂造型用砂盡可能用同樣目數(shù)的砂，而且以圓形或近似圓形的比較理想。一般鑄鐵件和普通鑄鋼件用25/45目砂，鑄鋁可用45/90目砂。如果出現(xiàn)嚴重粘砂，可以適當調(diào)整粒度或改用顆粒稍細的砂子。

4）對局部難于振實的部位（如朝下的直角拐角處、盲孔等），對于可能會造成粘砂或者難以清理的部位，辦法是局部采用自硬砂填充，還可以采用耐火度稍高的非石英系的原砂（比如鎂砂、橄欖石砂等）代替硅砂。加強對添砂造型質(zhì)量的監(jiān)督與控制，配備專職人員對工序質(zhì)量進行管理，并加強對操作工進行學習培訓讓其熟練掌握技能，實行全程跟蹤監(jiān)督檢查。

5）選用的負壓度應合適，原則是合金不同采用的負壓度也不盡相同。常規(guī)的負壓度是：鑄鋼40.0kPa～59.0kPa； 鑄鐵 26.7 kPa～53.3 kPa； 鋁合金 0kPa～26.7 kPa。澆注時采用的負壓度過高容易引起嚴重粘砂。

6）依據(jù)鑄件的模數(shù)及重量等選用合適的澆注溫度，筆者的經(jīng)驗是澆注溫度不宜過高，溫度越高金屬液穿透力越強，越容易粘砂；一般消失模鑄造澆注溫度比同樣條件下砂型鑄造澆注溫度高30℃～50℃即可。鑄鐵件比較理想的澆注溫度在1420℃～1470℃。

7）鑄造工程師在模樣結(jié)構(gòu)審核時，必須認真分析模樣結(jié)構(gòu)是否合理，對于影響涂料涂刷和防礙型砂緊實的不合理結(jié)構(gòu)要徹底消除，以方便工人作業(yè)，以利死角部位型砂的緊實。在設計澆注系統(tǒng)時，要合理選取壓力頭高度；控制泡沫塑料模樣表面光潔度，對于改善鑄件粘砂缺陷也會起到很好的作用。白件模樣表面越粗糙越容易粘砂，表面凹凸不平就給粘砂提供了條件。如果大平面而且大面積粘砂，就得著手從最基礎的預發(fā)珠粒密度考慮。包括白件模樣黏結(jié)組合時，盡可能少的使用黏結(jié)劑，尤其是不要把黏結(jié)劑（包括熱熔膠在內(nèi)）涂刷到鑄件表面上。

8）加大品質(zhì)意識的教育力度和品質(zhì)管理的強度，對于出現(xiàn)粘砂缺陷的鑄件，及時分析和總結(jié)產(chǎn)生粘砂的原因，并召集相關責任人對照缺陷進行現(xiàn)場分析、找準原因拿出消除辦法。采用激勵機制按照缺陷嚴重程度及數(shù)量進行量化，給予相關責任人一定的經(jīng)濟處罰。

3 結(jié)束語

某公司消失模鑄造工廠采取并認真落實以上措施后，2010年的下半年與上半年相比，因粘砂缺陷的廢品率下降了6.54%，取得了令人滿意的效果和良好的經(jīng)濟效益。實踐證明以上技術(shù)措施是切實可行，而且是行之有效的。

與其他企業(yè)相比鑄造企業(yè)管理難度較大，特別是消失模鑄造企業(yè)除了因為它是個系統(tǒng)工程，不管哪一個環(huán)節(jié)任何一道工序出了問題，都會帶來“滿盤皆輸”的結(jié)果；鑄件質(zhì)量來自于設計合理的澆注系統(tǒng)，當工藝設計基本到位后鑄件質(zhì)量的好壞就要取決于管理，所以就有了“七分管理，三分技術(shù)”的說法；設計再好的工藝若細節(jié)上落實執(zhí)行的不好，帶來結(jié)果是天差地遠。消除消失模鑄件缺陷，一是要學會對廢品進行科學的分析，二是靠一絲不茍地執(zhí)行工藝，循規(guī)蹈矩、善始善終；管理者不但要掌握消失模鑄造的基本知識和操作要領，而且要盡快使自己從外行變成內(nèi)行，再是提高管理者的質(zhì)量管理意識和水平；管理者對操作工不僅是監(jiān)督與監(jiān)管更主要是給予正確指導和相互的配合理解，兩者相輔相成，定會功半事倍，績效昭著。

［1］董秀琦，朱麗娟.消失模鑄造實用技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2005.

［2］王林慧，張少偉，袁東洲.消失模鑄造常見缺陷的分析及控制［G］//第八屆全國鑄鐵及熔煉學術(shù)會議論文集.洛陽：2010.

［3］馬幼平，許云華，賈劉卡.負壓實型鑄造及鑄件質(zhì)量［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

［4］中國機械工程學會鑄造分會.鑄造手冊第6卷（第3版）［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003.