精确铸造成形关键技术及计算机辅助工程

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转自：www.caenet.cn
消失模铸造是一种将泡沫塑料模埋在干砂中，浇注时高温金属液使其热解“消失”，并占据泡沫塑料模所退出的空间而最终获得铸件的铸造工艺方法。该方法具有铸件尺寸精度高、工艺过程简单、设备投资少等明显优点，对于实现铸件的精确成型、降低成本和减少环境污染有重要意义，一开始就受到人们的广泛重视，被称为“21世纪的铸造技术”。

　　消失模铸造与传统砂型铸造相比，有以下优点：

　　（1）铸件精度高 消失模铸造是一种余量少、精确成形新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边毛刺，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。

　　（2）灵活 为铸件结构设计提供了充分的自由度。原先分为几个零件的结构，可以通过由几个泡沫塑料模片粘合后铸造而成。原先需要加工形成的孔、洞可以不用砂芯而直接铸造出来，大大节约了机械加工和制芯成本。

　　（3) 清洁容易实现清洁生产。低温下泡沫塑料对环境完全无害，浇注时它排放的有机物很少，而且排放时间短，地点集中，便于集中收集处理；消失模铸造采用干砂造型，大大减少铸件落砂、清理的工作量，大大减少车间的噪音和粉尘，旧砂的回收率高达95%以上。

　　（4）自动化程度高 消失模的泡沫塑料模制作、干砂造型和浇注均可以实现机械化、自动化，彻底改变了传统铸造的“苦、脏、累”的形象，是铸造技术的一次革命。

　　（5）成本低 采用消失模铸造技术比一般砂型铸造可以节约设备投资30～50%，铸件成本可下降10～30%。

　　安徽叉车集团公司是国家生产叉车的骨干企业，产品在国内市场占有率达到40％，出口量逐年增长，己连续十年获得叉车生产量、销售量、利润、出口量和创汇五项指标全国第一。为了进一步提高叉车配件和整机质量水平，提高公司市场竞争能力，实现集团公司挤身世界叉车十强的宏伟目标，公司于1998年投资 4000万元在集团公司合肥铸锻厂兴建一条机械化、自动化程度高，体现了90年代世界先进水平的消失模铸造生产线。该生产线于1999年3月投入试运行，同年投入正式生产。

　　1999年5月22日，清华大学与安徽叉车集团签定了“精确铸造成形工艺的关键技术攻关”合作协议。

　　清华大学在消失模铸造工艺、涂料技术、凝固模拟技术、铸造工艺CAD辅助设计，企业信息化管理等方面给予企业帮助，使产品质量稳步提高，液力变速箱铸件成品率由原来的30％提高到90％以上。

　　为了降低生产成本，厂校合作在消失模用泡沫塑料珠粒的国产化方面进行了攻关。试验使用杭州亚太化学工业有限公司生产的EPS珠粒，通过优化铸造工艺参数，生产的制动鼓铸件完全达到质量要求。另外还在较为复杂的变速箱铸件上试用，EPS与进口共聚物按1:1的比例搭配使用也取得了良好效果。使用由清华大学开发的消失模专用涂料，使用效果良好，代替了进口产品。

　　在消失模铸造工艺方面，双方合作从发泡成型、粘接工艺、涂料、造型紧实工艺、浇注工艺等各个环节，针对碳黑缺陷、变形、粘砂等质量问题，经过反复试验，根据不同产品特点，选择和优化各项工艺参数，成功生产了近十个品种的铸铁件产品，产品质量良好，尺寸精确，表面光洁，表面粗糙度达到Ral2.5μm 以下。铸件加工量少，重量减轻，清理工作量少，具有良好的综合经济效益。以液力变速箱壳体为例，其重量对比如下表。所生产的消失模铸件重量比树脂砂铸件减轻毛坯重近10kg，尺寸精度达CT7～9，介于树脂砂铸件和熔模精铸件之间。双方合作进行系统调试，使叉车液压变速箱壳体铸件成品率由最初的30%上升到90%以上。在此基础上总结得到一整套工艺控制要素，随后投产的几个灰铁铸件均很快达到成品率90%以上，并形成了月产150吨的生产规模。球墨铸铁消失模铸件也实现了批量投产。铸件表面没有飞边毛刺，减轻了铸件清理的工作量和工人的劳动强度，改善了车间作业环境，显示出良好的综合经济效益和社会效益。