常 亮

（天津虹岡鑄鋼有限公司，天津 300457）

消失模鑄造也被稱(chēng)作實(shí)型鑄造，選擇與鑄件尺寸形狀相似度高的石蠟、泡沫模型，將其粘結(jié)之后組合成為模型簇，在上方涂刷耐火涂料，烘干處理放置于干石英砂內(nèi)，采用振動(dòng)造型的方式，利用負(fù)壓作用進(jìn)行澆注，模型充分氣化后液體金屬會(huì)填充模型，放置冷卻凝固便可得到鑄件。這種新型鑄造法和傳統(tǒng)鑄造方法對(duì)比，工藝和參數(shù)存在差異，沖壓模具生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品線(xiàn)收縮問(wèn)題，直接影響到后期產(chǎn)品裝配。為了能夠解決該問(wèn)題，最大程度減小精度誤差，需要在產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)展開(kāi)數(shù)據(jù)跟蹤，深入分析導(dǎo)致消失模鑄造沖壓模具產(chǎn)品線(xiàn)收縮問(wèn)題的原因，總結(jié)有效的解決方案。

1 消失模鑄造方法

1.1 EPC法

圖1 消失模鑄造EPC法示意圖

EPC法被稱(chēng)之為干砂無(wú)粘結(jié)劑抽真空造型法，原理是泡沫消失模、真空密封造型之間結(jié)合的一種鑄造技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛（如圖1）。因?yàn)榻饘僖簼沧⑹窃谡婵諣顟B(tài)進(jìn)行，所以進(jìn)入到型腔之后，鑄件表面具有極高的精度，因?yàn)樵摲椒ú恍枰焐埃圆僮髁鞒桃卜浅：?jiǎn)便，生產(chǎn)過(guò)程中鑄件落砂清理起來(lái)比較容易，避免粉塵污染，也降低氣孔、根部因?yàn)樘砑游飳?dǎo)致的鑄造問(wèn)題[1]。若采用EPC法進(jìn)行鑄造，模具若尺寸不同，還需搭配對(duì)應(yīng)的砂箱、抽真空設(shè)備，這就會(huì)增加鑄造流程的復(fù)雜性與生產(chǎn)成本。尤其是大規(guī)模模具運(yùn)行必須要功率較大的真空負(fù)壓系統(tǒng)支撐，所以如果鑄造廠(chǎng)生產(chǎn)條件不符，無(wú)法保證最終鑄造質(zhì)量。雖然EPC法有諸多優(yōu)勢(shì)，但是會(huì)受到鑄件尺寸、重量的影響而降低模具鑄造效果，所以今后對(duì)于EPC法的運(yùn)用，必須要結(jié)合實(shí)際需求。

1.2 FM法

FM法被稱(chēng)作粘結(jié)劑自硬砂實(shí)型鑄造法，鑄鐵件生產(chǎn)環(huán)節(jié)會(huì)將呋喃樹(shù)脂自硬砂作為填充鑄型材料，并且覆蓋到汽化泡沫模之外，當(dāng)鑄型完全硬化之后便可將澆筑鐵液至型腔內(nèi)，砂型內(nèi)部的泡沫模砂型經(jīng)過(guò)燃燒全部消失之后即可完成鑄件。FM法節(jié)省砂型鑄造起模、翻箱、下芯、合箱等流程，提高鑄件精度，也減少了勞動(dòng)量與生產(chǎn)時(shí)間，比較適合在大型單件鑄鐵模具鑄造中運(yùn)用[2]。FM法的主要材料為樹(shù)脂自硬砂，適合在大型汽車(chē)模具、五金沖壓模具生產(chǎn)中運(yùn)用。

2 消失模鑄造沖壓模具產(chǎn)品線(xiàn)收縮問(wèn)題討論

2.1 沖壓模具線(xiàn)性收縮

在所有的消失模鑄造工藝當(dāng)中模樣制造十分關(guān)鍵，這一環(huán)節(jié)采用可發(fā)性樹(shù)脂珠粒作為主要材料，可選擇的類(lèi)型包含EPS與EPMMA等，因?yàn)镋PMMA成本比較貴，所以在消失模鑄造沖壓模具生產(chǎn)中，更多是將EPS板材作為原材料。完成模型制造之后不能立即達(dá)到要求的干燥狀態(tài)，模型內(nèi)的水分揮發(fā)不徹底，工作人員可以在組織生產(chǎn)期間，隨機(jī)抽取25件結(jié)構(gòu)不同的模具組織實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且展開(kāi)跟蹤驗(yàn)證，選擇最高點(diǎn)、最低點(diǎn)，將模具烘干，要求環(huán)境溫度達(dá)到60℃，烘干時(shí)間為25h，測(cè)量選擇的基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，準(zhǔn)確計(jì)算之后，得出EPS板材作為原材料加工泡沫模型所呈現(xiàn)的線(xiàn)性收縮率，如果滿(mǎn)足產(chǎn)品參數(shù)要求即可批量生產(chǎn)。

2.2 模具鑄件線(xiàn)性收縮

消失模鑄造的其中一個(gè)環(huán)節(jié)是白模噴涂，模具造型經(jīng)過(guò)埋砂、熔解澆注、鑄件等一系列處理流程，針對(duì)金屬材料進(jìn)行熔解澆注，澆注溫度應(yīng)該提前冷卻至室溫，期間涉及到三個(gè)收縮階段，從白模到黑模的這一環(huán)節(jié)，模型難免會(huì)出現(xiàn)收縮，對(duì)模型進(jìn)行測(cè)量，工作人員采用線(xiàn)收縮的形式加以呈現(xiàn)，預(yù)先設(shè)置基準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，并且進(jìn)行跟蹤，再與之前所得數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)綜合分析，作為灰鐵模具生產(chǎn)過(guò)程線(xiàn)性收縮計(jì)算的依據(jù)，得出線(xiàn)性收縮率之后，隨機(jī)選擇產(chǎn)品展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中重點(diǎn)跟蹤樣品的長(zhǎng)、寬度尺寸變化，可將模型制作比例適當(dāng)調(diào)整[3]。根據(jù)試驗(yàn)跟蹤結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)模型長(zhǎng)、寬尺寸變化存在異常，例如鑄件尺寸大于實(shí)際尺寸，如果出現(xiàn)這一現(xiàn)象建議根據(jù)沖壓模具生產(chǎn)參數(shù)規(guī)范進(jìn)行調(diào)整。如果非加工面鑄件和實(shí)際尺寸之間存在誤差，則要分析具體原因，如果是因?yàn)闇y(cè)量方法和讀值等導(dǎo)致，建議更換新測(cè)量方式，并且重復(fù)檢查數(shù)值。此外，鑄件尺寸超出實(shí)體尺寸的誤差范疇，那么在實(shí)驗(yàn)跟蹤與驗(yàn)證環(huán)節(jié)，便可以計(jì)算消失模鑄造沖壓模型產(chǎn)品的合格率。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知，鑄件收縮率在設(shè)計(jì)消失模模具環(huán)節(jié)，屬于非常關(guān)鍵的一項(xiàng)工藝，鑄造生產(chǎn)環(huán)節(jié)必須要科學(xué)選擇，尤其是材料方面，必須充分考慮合金收縮、模型材料收縮這兩點(diǎn)因素，明確工藝收縮率，確保最終產(chǎn)品鑄造滿(mǎn)足尺寸規(guī)范。此外，因?yàn)槟＞弋a(chǎn)品精度不斷提升，鑄件精度、質(zhì)量也必須要滿(mǎn)足客戶(hù)要求。這就需模具鑄件生產(chǎn)環(huán)節(jié)加強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品精度與質(zhì)量的重視，積極探索消失模鑄造沖壓模具產(chǎn)品新工藝，保證產(chǎn)品鑄造解決，解決線(xiàn)收縮問(wèn)題。

3 消失模鑄造沖壓模具發(fā)展前景

我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提升帶動(dòng)了工業(yè)的不斷發(fā)展，大型模具生產(chǎn)需求量也在這一環(huán)境下不斷增加，并且面臨質(zhì)量方面的嚴(yán)格要求。以往大中型沖壓模具主要是以鍛造合金鋼模具為主，但是相關(guān)原材料的價(jià)格比較高，加上利用率較低，生產(chǎn)過(guò)程繁瑣，無(wú)法保證沖壓件的精度，所以在實(shí)際生產(chǎn)中并沒(méi)有完全普及。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)與探索發(fā)現(xiàn)，球墨鑄鐵材料的屈服強(qiáng)度、屈強(qiáng)比大于普通鋼材料，基體組織和鋼材料一致，石墨為球狀分布，應(yīng)力集中的可能性比較小。同時(shí)，該材料可以浸入潤(rùn)滑油，組織內(nèi)石墨也帶有自潤(rùn)滑的效果，在沖壓模具生產(chǎn)中可以降低拉伸摩擦力，今后生產(chǎn)中必然會(huì)得到全面普及與應(yīng)用[4]。

消失模鑄造具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)過(guò)程效率高，是模具制造重要技術(shù)。泡沫材料成型環(huán)節(jié)，采用預(yù)發(fā)泡模腔蒸壓成型的方式便可獲得預(yù)期效果，所得模具胚料精度非常高，并且無(wú)須繁瑣的加工流程，鑄造模具尺寸與表面光潔度也滿(mǎn)足規(guī)范要求。除此之外，銅、鋁合金與強(qiáng)度較高的灰鑄鐵等材料，在消失模鑄造沖壓模具生產(chǎn)中也有非常廣泛的運(yùn)用，結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)現(xiàn)狀，消失模法已經(jīng)成為球鐵模具的主要工藝，并且代替?zhèn)鹘y(tǒng)合金鋼模具，這是今后工業(yè)領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)，特別是汽車(chē)覆蓋件沖模、家電外殼沖壓成型模具生產(chǎn)這兩個(gè)方面。針對(duì)球鐵模具進(jìn)行精加工處理，工作面采用表面淬火處理的方式，可以提高產(chǎn)品耐磨性，有效提升模具表面洛氏硬度。

結(jié)合當(dāng)下市場(chǎng)中工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，其中汽車(chē)與家電兩個(gè)產(chǎn)業(yè)占據(jù)重要位置，無(wú)論是產(chǎn)品更新?lián)Q代還是改型均呈現(xiàn)出極高的效率，但是汽車(chē)模具、五金沖壓模具產(chǎn)品供應(yīng)卻需要在今后加以完善。尤其要關(guān)注鑄造模具技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，著重解決產(chǎn)品線(xiàn)收縮問(wèn)題，保證相關(guān)產(chǎn)品的及時(shí)供應(yīng)，是今后行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵著手點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合消失模鑄造沖壓模具產(chǎn)品產(chǎn)生的線(xiàn)收縮問(wèn)題，工作人員需要結(jié)合實(shí)際分析根本原因，并且及時(shí)采取相應(yīng)手段將線(xiàn)收縮問(wèn)題解決，提高模具生產(chǎn)質(zhì)量與效率，保證尺寸參數(shù)精度，從源頭上杜絕質(zhì)量問(wèn)題，創(chuàng)新消失模鑄造工藝。