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消失模铸造用模具应用的现状

发布日期:2015-11-3 浏览次数:1122

消失模铸造用模具应用的现状

随着中国经济的飞速发展,中国的制造业也得到了快速的、大踏步的发展和壮大。作为制造业重要一环的铸造业也得到了很大的发展。铸造在机械制造业中占有十分重要的地位,铸造技术是国民经济可持续发展的主体技术之一。例如,在机床、泵阀、柴油机等产品上铸造件占80%;电机、煤矿机械等产品占45%以上;汽车产品占30%。中国汽车制造业的产业政策中,铸件生产被列为重点发展对象。对此,中国铸造界的广大科技人员开展了大量卓有成效的基础理论和应用技术研究,使中国铸造技术水平在众多领域接近或达到国际水平,取得了显著的成绩。

消失模被铸造界誉之为"21世纪的铸造新技术"、"铸造的绿色工程"。他是由H F Shroyer于1956年首先试验成功, A Witmoser教授与Hartman公司合作于1962年开始在工业上应用。初期,消失模铸造主要是应用于单件大型铸件的生产,20世纪60年代至70年代,开发磁型铸造方法,20世纪80年代以来,确立以真空负压、干砂造型为特征的第3代消失模铸造。中国消失模的发展基本与国外同步,机械研究院和上海机械制造工艺研究所从20世纪60年代中期,开始对消失模铸造进行研究及生产试验。早期主要是应用泡沫塑料板型材,通过刨削、铣削及电热丝切割等方法实现加工,采用粘结剂粘接制作模样,进行消失模铸造的生产,20世纪70年代上海机械学院等试验了用铁丸作原砂,采用磁场"固化"造型的消失模铸造方法,20世纪80年代中期长春光学机械研究所实验设计干砂负压振动紧实造型简易生产线,进入20世纪90年代,随着中国经济的快速发展,中国掀起了对消失模铸造研究和应用的热潮。

一.中国消失模铸造的应用现状

中国消失模铸造生产厂达100余家。其中一大批工厂利用国产设备和技术,建成年产几百吨至几千吨铸件的简易型生产线及采用机械、液压和电动方式的闭环型生产线,如新兴铸管集团、大连机车车辆厂等,年产达3000~5000t铸铁件生产线,华中科技大学为武钢烧结配件加工厂等6家工厂建造的年产千吨铸铁件和铸钢件生产线。也有一些工厂引进国外先进设备和技术,如第一汽车厂轻型发动机厂从美国福康公司引进造型用振动台、生产EPS模的预发泡机和成型机及发泡模具,国内配套组成生产线,生产汽车进气管,长沙发动机总厂从意大利法塔铝公司引进自动化消失模铸造生产线生产铝合金缸体、缸盖铸件,赤峰富龙集团铸业有限公司引进日本2条气化模生产线,生产排气管等球铁铸件。近年来,中小企业广泛采用简易生产线或单机型消失模铸造生产工艺,该工艺通常是在铸造工部,设置1台造型用振动台,数个专用砂箱,或设带辊道的砂箱简易输送线,干砂一般采用自然冷却或简易砂冷却装置,另加一套真空系统。该种生产模式花钱少、见效快。生产厂家可依据资金状况选择,投资少则20~30万,多则几十万和上百万元。

  目前,中国14家高校和研究单位开展对消失模铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节进行研究开发工作,取得一定的成就,提高中国在这一领域的学术地位和技术水平。

二.消失模铸造用模具在消失模铸造中的作用

1.消失模铸造工艺原理简介

消失模铸造是在铸造过程中,模型气化消失,而模型就是造型时用的模样。砂型铸造中将模样取出,在空腔中浇入金属液形成铸件。而消失模铸造是采用特定的泡沫塑料制成模样,然后将其埋入型砂中的处理液使泡沫塑料的模样逐步软化、液化、分解和气化,直到完全替代泡沫模型,形成模型所形成的空腔造也称为气化模铸造、实型铸造、无型腔铸造。

2.消失模铸造用模具

消失模铸造的型腔是靠模型来形成的,因此,最终零件的质量将决定于模型的质量。而模型是用成型模具来生产的,因此,成型模具的质量决定了模型的质量,从而最终决定生产的零件的质量。从这种关系来理解,我们就不难看出成型模具在消失模铸造生产中的作用和不可替代的位置。

消失模铸造对模具设计的有一些基本的要求:度的要求。

三.消失模铸造用模具的应用现状和存在的问题

最近几年,消失模铸造有了长足的发展。与此同时,中国的模具产业也有很大的发展。在这样的大环境下,消失模铸造用模具也有了充分发展的空间。当前,消失模铸造用模具的加工还是多数采用车床加工的老方法,即多采用车、铣、刨、磨等方法。采用先进制造技术的厂家很少。模具的开发过程大多是采用人工手工绘图的方法来完成。采用计算机辅助设计和制造的厂家很少。这一点在北方或在中小企业中尤其如此。

消失模铸造用模具应用中所存在的几个问题:

1.模具设计的计算机辅助化程度低

一般工厂企业的消失模用模具的开发设计多采用手工制图的方式来完成,效率比较低,设计周期比较长,对设计人员的技术要求是比较高的。因此,如若本企业没有合适的设计人员,那么将在很大的程度上阻碍企业的新产品开发和研制,从而导致企业的产品的更新能力低下,影响企业的综合竞争能力,影响企业的进一步的发展。

2. 模具加工的高新技术含量低下,加工的专业化程度低

一般工厂企业的模具加工多采用老式的机床来加工,加工的精度和质量都不是很高,而且比较浪费原料,使得模具加工的成本提高很多。也有采用先进的数控加工中心进行模具的加工和制造的,但是,其专业化程度也不是很高。所以,走高精度、专业化的道路是一条必经之路。

3.模具的标准化、通用化程度低

现在,消失模铸造用模具的生产,基本上是各自为战的局面。因此,模具的标准化、通用化程度低也就是必然的了。因此,有关方面尽快建立消失模铸造用模具的标准化、通用化的协议,已经是一个亟待解决的问题。只有这样,才能使消失模用模具的加工、制造和使用走上一个良性发展的道路。

四.对消失模铸造用模具的几点建议

1.用先进的信息技术、快速原型制造技术、数控加工技术等高新技术,进一步改造和提升模具的设计和制造水平。以微电子、光电子、计算机、网络通讯与软件技术为代表的信息化技术,是当代高新技术发展的一个热点领域,正在深刻地改变着铸造产品的结构、模具的制造方式和经营管理。用信息技术改造和提升模具产品的生产技术、制造水平和管理水平,对提高铸造企业的核心竞争力、市场竞争力、劳动生产率和经济效率起着关键的作用。

2.调整模具产品的结构,大力发展精密、复杂、长寿命的模具。目前我国的铸造用低档次模具已经供大于求,而且也已经不能满足市场和企业生产的需要。中档次的铸造模具还是基本上能满足要求,也基本上供需平衡。而未来的发展方向必定是质量好、复杂、精密、长寿命的高档次的模具。

3.在模具和制造领域,将大量采用快速制造技术和并行环境下计算机模拟仿真,从而大大缩短模具的生产时间,实现铸件的快捷生产。所谓快速制造技术即采用快速原形制造技术超乎寻常的速度制造出精确的模具铸件。并行环境下的计算机模拟仿真即RationalProduct/Pro性能分析的同时,可以通过STEP图形信息传递与交换,同时进行铸造工艺CAD,铸件成形过程仿真产品设计完成,铸件的生产准备工作也同时完成,这样就大大缩短了铸件投放市场的时间。

发泡成型模具和模片粘合用胎具是制模工序中最关键的工艺装备。对于缸盖、缸体等复杂铸件的模具应采用CAD/CAM来完成。单靠铸造工程师的努力是不够的,需要将铸造专家、机器设计师、零件加工方面的工程师和数控加工技术专家组织起来,分工合作,共同攻关,创建先进实用的模具CAD/CAM系统。完善制模技术,需要进行大量的试验和生产实践,掌握发泡模具间的尺寸变化规律,为新的模具设计积累可靠的数据。

4.模料的发泡成型控制,是消失模铸造一个关键的工艺,为确保模样尺寸和形状的稳定,制成的模样应孔径均匀,结构致密,加工性能好。因而应根据铸件的特点及要求,控制模样的密度及发泡程度。加快高精度、高效制模机和粘合机等专用的新型设备的研制开发工作,并实现国产化和系列化。加强成型模具的设计制造及成型工艺的研究工作,采用快速制造技术和并行环境下计算机模拟仿真,缩短模具的生产时间,实现铸件的快捷生产。

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