消失模鑄造技術(shù)改造的體會(huì)第十一屆消失模與V法鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(7)

1、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)第十一屆消失模與V法鑄造學(xué)術(shù)年會(huì)論文集消失模鑄造技術(shù)改造的體會(huì)梁守友（安徽 全椒，全椒柴油機(jī)廠鑄造公司）1. 國(guó)內(nèi)消失模鑄造的發(fā)展概況消失模鑄造在國(guó)內(nèi)的發(fā)展較快，發(fā)展成果也是可喜的。無(wú)論是關(guān)鍵設(shè)備的制造水平還是消失模復(fù)雜鑄件生產(chǎn)的工藝水平都有了突破性的進(jìn)展。設(shè)備的研發(fā)和制造水平主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 白區(qū)設(shè)備的發(fā)展;預(yù)發(fā)機(jī)已經(jīng)有較大的改進(jìn)和提高，無(wú)論是外形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還是發(fā)泡原理方面的改進(jìn)及測(cè)試手段的完善都做了大量的工作。發(fā)泡機(jī)的性能有了很大的提供，基本上可以滿足使用要求。制模機(jī)方面也有一定的改進(jìn)，隨著自動(dòng)化水平的提高及在國(guó)內(nèi)制模方面的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)制模機(jī)的自動(dòng)化水平

2、也有了明顯的提高，制模的生產(chǎn)效率和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度都有了較大的提高和改善。但在充填方式能量分布等方面還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。膠合機(jī)方面也做了一些工作，但對(duì)復(fù)雜模片的膠合水平和能力還有待于提高和完善。涂料方面機(jī)械化水平較低，檢測(cè)手段不完善，涂料工部現(xiàn)場(chǎng)臟、亂、差的情況沒(méi)有明顯改善；缺乏涂料的回收設(shè)備和裝置。目前國(guó)內(nèi)也有部分企業(yè)利用不銹鋼高低速攪拌容器結(jié)合kawasaki機(jī)械手對(duì)復(fù)雜的模片進(jìn)行涂料，但因不了解涂料的性能，沒(méi)有設(shè)計(jì)出合理精準(zhǔn)的夾具，又因機(jī)械手的運(yùn)行軌跡走向不合理，在對(duì)模片本身各型腔結(jié)構(gòu)把握不是太好的情況下使用機(jī)械手進(jìn)行侵涂導(dǎo)致模片在侵涂時(shí)出現(xiàn)模片膨脹變形，表面涂料粘附不均勻，型腔露

3、白現(xiàn)象嚴(yán)重等問(wèn)題。(2) 黑區(qū)設(shè)備的發(fā)展：振實(shí)臺(tái)有了較大的改進(jìn)和突破，無(wú)論是振實(shí)原理還是控制手段方面都有了顯著的提高，基本接近國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的設(shè)計(jì)理念，但在細(xì)節(jié)和控制方面仍存在一定的差距。砂冷卻器的設(shè)計(jì)和制造能力也有了較大的提高和改善，在不需要考慮過(guò)多的地坑前提下，已經(jīng)可以滿足造型線的砂冷卻處理的要求。雨淋加砂、振動(dòng)輸送等設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造能力都有了明顯提高。自動(dòng)化的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力有了較大提高。自動(dòng)化澆注機(jī)的設(shè)計(jì)和制造水平已經(jīng)接近國(guó)外的先進(jìn)水平。整個(gè)造型線的設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)變較大，布線更合理，運(yùn)行更可靠。(3) 工藝水平的發(fā)展工藝水平主要體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋鑄件的批量化生產(chǎn)工藝及高難度耐磨、耐熱鑄件的

4、生產(chǎn)工藝。2. 全柴消失模新建項(xiàng)目的情況介紹全柴消失模技術(shù)改造采取一次規(guī)劃分期實(shí)施的方法。一次規(guī)劃4條消失模全自動(dòng)生產(chǎn)線；（關(guān)鍵設(shè)備引進(jìn)目前國(guó)際最先進(jìn)的設(shè)備，其它設(shè)備國(guó)內(nèi)配套）一期工程為先引進(jìn)兩條美國(guó)VULCAN造型線，并改造升級(jí)現(xiàn)有的VULCAN造型線為第三條生產(chǎn)線。二期工程為預(yù)留一條鋁合金缸蓋生產(chǎn)線?？偲矫娌季謭D如下：3. 結(jié)合國(guó)內(nèi)外及全柴消失模鑄造改造情況做幾個(gè)方面的總結(jié)3.1 白區(qū)情況3.1.1 預(yù)發(fā)泡工部通常情況考慮兩種布局形式：一種是預(yù)發(fā)泡后的珠粒熟化料倉(cāng)熟化后由制模機(jī)的加料系統(tǒng)吸取進(jìn)行加料制模。另外一種是預(yù)發(fā)泡后的珠粒送入珠粒熟化小車(chē)（小車(chē)通常是用不銹鋼材料制作的，配有專用的加料

5、和取料接口），預(yù)發(fā)泡后的珠粒在小車(chē)內(nèi)進(jìn)行熟化，熟化好的珠粒通過(guò)取料口與制模機(jī)的加料系統(tǒng)對(duì)接進(jìn)行加料制模。兩種方式的示意圖如下;預(yù)發(fā)泡機(jī)珠粒熟化料倉(cāng)制模機(jī)制模機(jī)制模機(jī)預(yù)發(fā)泡機(jī)珠粒熟化區(qū)制模機(jī)制模機(jī) 熟化料倉(cāng) 是熟化小車(chē)全柴的預(yù)發(fā)泡機(jī)是自己設(shè)計(jì)和制作的，全柴這次是采用熟化料倉(cāng)的布局，平面布局圖如下：3.1.2 制模工部 制模機(jī)主要有國(guó)產(chǎn)簡(jiǎn)易成型機(jī)和進(jìn)口成型機(jī)。國(guó)產(chǎn)簡(jiǎn)易成型機(jī)通過(guò)近幾年的不斷改進(jìn)，自動(dòng)化水平不斷提高，功能也有較大改進(jìn)，性能也有所提高；進(jìn)口制模機(jī)主要有美國(guó)VULCAN公司和德國(guó)TUBERT公司，兩家的制模機(jī)各有所長(zhǎng)。制模機(jī)的布局根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和廠房情況確定，制好的模片可以通過(guò)輕型皮帶輸送

6、機(jī)輸送到分檢區(qū)域。制模工部的典型布局示意圖如下： 制模機(jī)制模機(jī)制模機(jī)制模機(jī)輕型皮帶輸送機(jī)分揀區(qū)全柴的制模機(jī)是自己設(shè)計(jì)和制作的，全柴制模工部的布局圖如下：3.1.3 膠合工部對(duì)于分型比較復(fù)雜的鑄件通常需要將泡沫模片分成多個(gè)模片進(jìn)行成型，然后將多個(gè)模片粘接在一起形成一個(gè)完整的模型。一個(gè)膠合機(jī)可以膠合多個(gè)膠合線，但需要更換膠合模具，生產(chǎn)的連續(xù)性和自動(dòng)化程度必然受到影響；為了解決此問(wèn)題可以考慮一臺(tái)膠合機(jī)只膠合一道膠合線的方案，膠合好的模片通過(guò)輕型皮帶輸送機(jī)輸送到下一個(gè)膠合機(jī)膠合下一道膠合線，這樣設(shè)備的投入就會(huì)比較高，但生產(chǎn)效率較高。布局示意圖如下： 膠合機(jī)（膠合1、2兩片）膠合機(jī)（膠合3、4兩片）輕型

7、皮帶輸送機(jī)膠合機(jī)（整體膠合）根據(jù)我公司缸蓋產(chǎn)品布局3.1.4 組合工部組合主要是將膠合后的模型手工粘合上澆道系統(tǒng)，組合成模型簇，可實(shí)現(xiàn)一箱多件。組合時(shí)要注意必須保證所有膠合點(diǎn)牢固，接合處無(wú)縫隙。3.1.5 浸涂工部浸涂有兩種方式，一是人工手動(dòng)浸涂，二是機(jī)械手浸涂。浸涂時(shí)要將模型簇在浸料液中做翻轉(zhuǎn)操作，增強(qiáng)涂料在模型型腔內(nèi)外的流動(dòng)性和浸潤(rùn)涂掛性，涂層要均勻，不得有露白現(xiàn)象。3.1.6 烘干 浸涂后的模型簇需進(jìn)行烘干處理，烘箱溫度要適中通常在50左右，過(guò)高會(huì)使膠軟化。模型簇容易形成空氣，溫度過(guò)高甚至有可能破壞涂料的性能和降低模型簇的整體強(qiáng)度，但模型簇必須保證烘干后才可進(jìn)行澆注。3.2 黑區(qū)情況核心

8、技術(shù)：振實(shí)臺(tái)：概況：國(guó)內(nèi)情況：隨著消失模鑄造工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)振實(shí)臺(tái)的研制也有了較大的突破，但總體水平仍然較低，生產(chǎn)薄壁復(fù)雜鑄件仍然存在變形、振不實(shí)等方面的問(wèn)題，還有待于進(jìn)一步提高。國(guó)外情況：目前較先進(jìn)的應(yīng)該是美國(guó)?？倒镜腣ECTOR-FLO振實(shí)臺(tái)，該振實(shí)臺(tái)價(jià)格較高，對(duì)砂箱的要求特別高，制造成本較高。消失模鑄造工藝造型中砂粒的填充完全和足夠砂型強(qiáng)度是能否獲得消失模合格鑄件的重要因素之一。美國(guó)?？倒镜恼駥?shí)臺(tái)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和改進(jìn)目前實(shí)屬國(guó)際先進(jìn)的振實(shí)設(shè)備，該振實(shí)臺(tái)可分為兩個(gè)部分：雨淋加砂部分和振實(shí)臺(tái)主體部分，雨淋加砂一般放置在砂倉(cāng)底部利用光電開(kāi)關(guān)和氣動(dòng)電磁閥對(duì)雨淋料倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)砂和自動(dòng)找砂功

9、能確定砂箱加砂時(shí)間和砂位，加砂門(mén)主要為雙層通孔鋼板，PLC輸入輸出信號(hào)之后通過(guò)液壓機(jī)構(gòu)雙油缸的進(jìn)退來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)閉砂門(mén)、快速加砂、慢速加砂。PLC程序中根據(jù)各光電開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)的信號(hào)監(jiān)控將雨淋加砂料倉(cāng)的實(shí)時(shí)情況反應(yīng)到觸摸屏上。本次全柴消失模項(xiàng)目中造型線采用閉式線58個(gè)砂箱，即整個(gè)造型線為環(huán)形運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)于開(kāi)式線，閉式環(huán)形線本身自動(dòng)化程度高，需要維護(hù)的機(jī)械部分也較少，但小車(chē)軌道屬于步進(jìn)式，砂箱直接定位在軌道上利用液壓推缸和鎖緊裝置的固定形式步進(jìn)進(jìn)入振實(shí)臺(tái)振實(shí)，砂箱的制作精度和裝配精度要求很高。振實(shí)臺(tái)主體部分根據(jù)設(shè)計(jì)主要分為四部分：液壓部分、氣動(dòng)部分、機(jī)械部分、電氣部分。振實(shí)臺(tái)主體機(jī)械部分分為兩個(gè)部分：主

10、體框架承重機(jī)構(gòu)、內(nèi)部振動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)（包括4臺(tái)振動(dòng)電機(jī)）。當(dāng)方形砂箱以一個(gè)步進(jìn)形式進(jìn)入振實(shí)臺(tái)內(nèi)部振動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)利用4個(gè)油缸和4個(gè)機(jī)械支撐點(diǎn)對(duì)砂箱外部上下8個(gè)夾緊面進(jìn)行夾緊，此時(shí)壓縮空氣進(jìn)入4個(gè)安全氣囊利用4公斤的壓縮空氣將內(nèi)部振動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)包括砂箱均勻抬起，?？倒镜恼駥?shí)臺(tái)振動(dòng)方式為振實(shí)電機(jī)配方驅(qū)動(dòng)循環(huán)。4臺(tái)振動(dòng)電機(jī)以偏心塊結(jié)合編碼器的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)校正偏心塊的位置，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)根據(jù)鑄件工藝需要實(shí)時(shí)改變偏心塊不同位置，伴隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷變化，形成振實(shí)時(shí)矢量的變化。最終形成砂子的水平方向、垂直方向、正負(fù)各角度方向，真正實(shí)現(xiàn)振實(shí)臺(tái)的三維振實(shí)。此外為有效保護(hù)振動(dòng)電機(jī)的使用壽命和振動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行的

11、平穩(wěn)性，?？倒靖鶕?jù)全柴消失模振動(dòng)電機(jī)的使用經(jīng)驗(yàn)為4臺(tái)振動(dòng)電機(jī)增加了風(fēng)冷。當(dāng)工藝技術(shù)人員掌握振實(shí)臺(tái)的矢量變化規(guī)律后能夠徹底控制無(wú)粘結(jié)劑干砂的走向時(shí)，結(jié)合產(chǎn)品內(nèi)外各型腔造型之后通過(guò)調(diào)整振實(shí)臺(tái)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品的良好振實(shí)效果。為消失模鑄件質(zhì)量打下基礎(chǔ)。美國(guó)?？倒旧鲜兰o(jì)90年代的振實(shí)臺(tái)（名稱），該振實(shí)臺(tái)是?？倒镜妮^早產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)方面存在方方面面的問(wèn)題（如振實(shí)臺(tái)自身強(qiáng)度偏低，砂箱內(nèi)砂子分多層后實(shí)際每層振實(shí)的強(qiáng)度不同），雖然只是水平振實(shí)，但其振實(shí)效果還是比較好的。對(duì)砂箱的要求比較高，制造成本相對(duì)較高。意大利法塔公司的振實(shí)臺(tái)：上世紀(jì)90年代長(zhǎng)沙發(fā)動(dòng)機(jī)廠引進(jìn)了一條意大利法塔公司比較完整的消失模鋁合金生

12、產(chǎn)線用于生產(chǎn)鋁合金缸蓋。該生產(chǎn)線所配置的振實(shí)臺(tái)的原理和結(jié)構(gòu)比較合理而且振實(shí)效果比較好，完全可以滿足薄壁復(fù)雜鑄件的生產(chǎn)要求；該振實(shí)臺(tái)對(duì)砂箱的制造要求也不是很高，制造成本相對(duì)較低。美國(guó)GK公司的振實(shí)臺(tái)：合力叉車(chē)的消失模鑄造生產(chǎn)線配備了該振實(shí)臺(tái)。4. 幾點(diǎn)建議：(1) 消失模鑄造設(shè)備和工藝的關(guān)系：隨著國(guó)內(nèi)外鑄造的發(fā)展，消失模鑄造中設(shè)備及工藝技術(shù)越來(lái)越凸顯其重要性。如今消失模鑄造設(shè)備較以往已先進(jìn)許多。在機(jī)械行業(yè)領(lǐng)域很多設(shè)備的先進(jìn)程度直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，生產(chǎn)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。伴隨著國(guó)內(nèi)消失模的興起和快速發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)于消失模只有先進(jìn)的設(shè)備是不夠的，在上馬鑄造項(xiàng)目之前還需要確定消

13、失模鑄件的材質(zhì)、外觀及內(nèi)部形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、年生產(chǎn)量等一系列資料，最終形成可研報(bào)告，制定整套合理靈活多變的消失模生產(chǎn)工藝。細(xì)看國(guó)內(nèi)很多企業(yè)都曾考慮增上消失模鑄造項(xiàng)目，但很多都因不了解消失模的工藝技術(shù)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品的廢品率太高。甚至無(wú)法生產(chǎn)一些結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的產(chǎn)品，導(dǎo)致項(xiàng)目流產(chǎn)。綜上所述，消失模鑄造項(xiàng)目中設(shè)備好比電腦硬件，工藝技術(shù)好比電腦軟件，硬件固然很重要但需要和良好的軟件合理結(jié)合發(fā)揮最大的生產(chǎn)力。 (2) 消失模鑄造生產(chǎn)線的布局問(wèn)題：消失模生產(chǎn)線一般分為二個(gè)區(qū)域：白區(qū)和黑區(qū)。白區(qū)工作環(huán)境相對(duì)較好，一般為單獨(dú)的車(chē)間。黑區(qū)也為獨(dú)立車(chē)間。消失模鑄造生產(chǎn)線布局的問(wèn)題主要把握以下原則：設(shè)備布局盡量緊湊

14、。充分利用空間位置。主要設(shè)備和各輔助設(shè)備盡量縮短連接距離。另可結(jié)合物流通道及安全問(wèn)題考慮設(shè)備的布局。消失模鑄造生產(chǎn)工藝為多套設(shè)備形成的大流水生產(chǎn)線。合理的產(chǎn)線布局可以將設(shè)備和設(shè)備之間連接所產(chǎn)生的部分費(fèi)用免去，減少項(xiàng)目上不必要的浪費(fèi)，減少車(chē)間物流通道距離，提高生產(chǎn)工作效率，降低生產(chǎn)成本，有效利用資源，甚至極為合理的產(chǎn)線布局有利于生產(chǎn)工藝的充分發(fā)揮。（白區(qū)中涂料烘干以后進(jìn)入造型工部下模樣的距離、黑區(qū)中頻爐出鐵水后到澆注線上的距離等等）(3) 消失模白區(qū)廠房的設(shè)計(jì)和消防設(shè)施的配置要求的關(guān)系：消失模白區(qū)主要設(shè)備高度一般不會(huì)超過(guò)5米，如果車(chē)間較高，車(chē)間的空間利用率相對(duì)較低。但白區(qū)屬于防火級(jí)別較高的區(qū)域，

15、需要消防設(shè)施全面，如果車(chē)間過(guò)高超過(guò)8米以上，則需要配備大空間智能跟蹤滅火系統(tǒng)，相對(duì)普通的噴淋系統(tǒng)造價(jià)自然懸殊較大，另因?yàn)閺S房較高、較大、等因素，需要增加大量的管道和閥件，且消防水泵功率增加，管道壓力損失嚴(yán)重。其他公用部分投入也是同樣如此。5. 消失模鑄造技術(shù)改造國(guó)產(chǎn)化的必要性：隨著消失模鑄造設(shè)備國(guó)產(chǎn)化水平的不斷提高，消失模鑄造設(shè)備和工藝的國(guó)產(chǎn)化已成為大家的共識(shí)，主要有以下幾個(gè)方面的原因：市場(chǎng)的需求：隨著環(huán)保意識(shí)和要求的提高，普通砂型鑄造企業(yè)面臨著環(huán)保排放問(wèn)題、工人的作業(yè)環(huán)境問(wèn)題、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度問(wèn)題等等。這些問(wèn)題直接關(guān)系到企業(yè)的生存和發(fā)展；如果仍然走普通砂型的技術(shù)改造道路，要解決上述問(wèn)題企業(yè)需要投入大量的資金及人力物力，這對(duì)普通的中小型企業(yè)是難以承受的。如果走消失模鑄造這條道路相對(duì)來(lái)說(shuō)就好容易的多，因此有著巨大的市場(chǎng)前景作為支撐。根據(jù)以上所述，通過(guò)多年來(lái)廣大消失模鑄造工作者的堅(jiān)持和努力，國(guó)內(nèi)消失模鑄造已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，在設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造和工藝技術(shù)方面的積