我國用V法生產(chǎn)耐磨鑄件評介

　　李茂林 教授級高工

　　合肥水泥研究設(shè)計(jì)院

　　摘要：文章簡介了V法生產(chǎn)的特點(diǎn)，優(yōu)勢和不足及對策;對我國顎式破碎機(jī)顎板;圓錐破碎機(jī)軋臼壁、破碎壁;錘式破碎機(jī)錘頭、篩板;球磨機(jī)筒體襯板、隔倉板、篦板;推土機(jī)履帶板等耐磨件及剎車盤制動(dòng)件;采用V法生產(chǎn)的現(xiàn)狀進(jìn)行評介;采用V法生產(chǎn)耐磨產(chǎn)品：尺寸精確，外觀光潔，質(zhì)量好，效率高;可提高耐磨件使用壽命;是節(jié)能減排， 低碳環(huán)保的綠色鑄造方法之一;今后隨著V法生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，克服其不足，采用V法生產(chǎn)和消失模相互配合，在耐磨鑄件生產(chǎn)上應(yīng)大力推廣，取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.

　　關(guān)鍵詞：V法;耐磨;顎板;錘頭;襯板;篦板;履帶板;剎車盤

　　1. 前言

　　1.1 關(guān)于V法鑄造：

　　1969年日本長野縣工業(yè)試驗(yàn)所和秋田株式會(huì)社發(fā)明真空密封干砂造型法.1971年獲得發(fā)明專利.該工藝采用塑料薄膜覆膜，干砂真空造型，在負(fù)壓下澆注.取真空Vacuum字首V,簡稱該鑄型方法為V法鑄造.(1)又稱真空造型或真空密封造型法，是一種不用任何粘結(jié)劑的物理造型法，被稱為第三代造型法，是目前世界上最先進(jìn)的造型方法之一。

　　我國1974年對這種方法開始研究和探討.V法鑄造.我國鑄造行業(yè),上世紀(jì)80年代以來多有應(yīng)用.但耐磨材料行業(yè)近幾年來才開始應(yīng)用.

　　本文將對耐磨鑄件采用V法鑄造進(jìn)行評介.

　　1.2 V法生產(chǎn)的原理

　　V法鑄造的原理是：在特制的砂箱內(nèi)，填入無任何粘結(jié)劑的干砂，利用塑料薄膜密封砂箱，采用真空泵抽出型內(nèi)空氣，在鑄型內(nèi)外形成壓力差.使干砂緊實(shí)，形成所需型腔的一種物理造型方法.型砂中不加粘結(jié)劑，不加水和附加物，減輕了砂處理工作，造型和鑄件落砂清理的勞動(dòng)量也大大減少;舊砂回用率可達(dá)95%以上.是節(jié)能減排的綠色鑄造.

　　1.3 采用V法鑄造技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):

　　1).鑄件表面光潔,輪廓清晰，尺寸精度高，尺寸公差可達(dá)CT6-CT9,表面粗糟度可達(dá)Ra=6.3µm,鑄件表面質(zhì)量好;

　　2).不加粘結(jié)劑和附加物，不用混砂設(shè)備，減少運(yùn)行和維修費(fèi)用.減少環(huán)境污染.是綠色鑄造。

　　3).舊砂回用可達(dá)95%以上，解決了廢砂處理問題;

　　4). V法鑄造金屬流動(dòng)性好，充填能力強(qiáng)，金屬利用率高，工藝出品率高，加工余量少.

　　5)模具和砂箱使用壽命長，因?yàn)槟＞哂斜∧けＷo(hù)，拔模力小，模具基本不損壞。

　　6).V法鑄造砂型緊實(shí)度高，可以低溫澆注，耐磨鑄件晶粒細(xì)化，耐磨性能好.(2)

　　2. 我國V法鑄造的現(xiàn)狀

　　2.1 我國鑄造行業(yè)采用的V法鑄造

　　我國1974年對V法鑄造開始研究和探討.V法鑄造我國鑄造行業(yè)，上世紀(jì)80年代以來多有應(yīng)用：

　　1984年山海關(guān)橋梁廠引進(jìn)日本新東公司砂箱為7100X800X310/310mm³的V法生產(chǎn)線，生產(chǎn)高錳鋼鐵路道岔，年產(chǎn)1萬噸道岔;

　　1985年北京化工設(shè)備廠引進(jìn)日本新東公司砂箱為2200X1300X600/280mm³的V法生產(chǎn)線，生產(chǎn)1650X810X400mm³的球墨鑄鐵浴盆，重量150公斤，每小時(shí)14件;

　　1992年安徽安東公司(現(xiàn)合肥插車廠)引進(jìn)日本新東公司V法生產(chǎn)線，生產(chǎn)出口插車配重鐵，年產(chǎn)量3萬噸;

　　2005年河南天瑞集團(tuán)籌建年產(chǎn)10萬噸大型鑄鋼件生產(chǎn)廠，新上國內(nèi)先進(jìn)的V法生產(chǎn)線，由德國HWS公司提供總體設(shè)計(jì)，上下箱造型主機(jī)，主電控箱，液壓站等，青島雙星造型線及砂處理設(shè)備的制作和整線的安裝調(diào)試。生產(chǎn)火車搖枕、側(cè)架等鐵路鑄件及汽車橋等鑄鋼件。

　　鐵路道叉，火車搖枕、側(cè)架等鐵路鑄件，浴盆，插車配重鐵，汽車橋等，國內(nèi)早已采用V法生產(chǎn)線.但耐磨材料行業(yè)近些年才開始應(yīng)用.

　　國內(nèi)有關(guān)廠采用V法鑄造生產(chǎn)情況如下：

　　2.1.1 合肥插車廠:

　　上世紀(jì)九十年代就采用V法鑄造生產(chǎn)插車配重鐵.其生產(chǎn)過程如圖1-1.—圖1-5.

　　2.1.2 新疆伍旗機(jī)械制造公司

　　新疆五旗機(jī)械制造公司采用V法生產(chǎn)線制造的汽車車橋如圖2.

　　圖2.1.1.. V法鑄造汽車車橋的生產(chǎn)線

　　圖2.1.2.. V法鑄造車橋的生產(chǎn)過程

　　圖2.1.3. V法鑄造汽車車橋的產(chǎn)品

　　鑄造好的汽車車橋產(chǎn)品 汽車車橋退火處理

　　2.1.3.四川樂山市云良鑄業(yè)有限公司

　　采用V法生產(chǎn)減速機(jī)殼體,機(jī)床床身等鑄件,用V法生產(chǎn)減速機(jī)殼體如圖2.1.3.1.

　　　V法生產(chǎn)減速機(jī)殼體過程如圖2.1.3.2

　　3.我國用V法生產(chǎn)耐磨鑄件的現(xiàn)狀

　　3.1. 用V法生產(chǎn)耐磨鑄件的現(xiàn)狀:

　　近年來一些生產(chǎn)耐磨材料的廠家開始采用V法鑄造工藝生產(chǎn)球磨機(jī)襯板，錘式破碎機(jī)錘頭，顎式破碎機(jī)顎板，圓錐破碎機(jī)軋臼壁和破碎壁,履帶板等耐磨鑄件.

　　以鑄造生產(chǎn)顎式破碎機(jī)顎板為例,采用V鑄造生產(chǎn)過程如圖3.1.

　　3.2.我國采用V鑄造生產(chǎn)耐磨材料的有關(guān)單位:

　　3.2.1.江西德興銅礦機(jī)械制造有限公司:

　　用V鑄造生產(chǎn)設(shè)備,生產(chǎn)高錳鋼球磨機(jī)襯板, 顎式破碎機(jī)顎板，圓錐破碎機(jī)軋臼壁和破碎壁等耐磨鑄件. 該公司從2003年開始用V法鑄造新技術(shù)生產(chǎn)的球磨機(jī)筒體襯板和磨頭端襯板，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提高，不僅滿足本單位和國內(nèi)市場的需要，而且大量出口到國外，得到國內(nèi)外用戶的好評。

　　圖3.2.1.1.為德興銅礦機(jī)械制造有限公司用V法鑄造新技術(shù)生產(chǎn)的球磨機(jī)襯板等的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品.

　　圖3.2.1.1.V法生產(chǎn)線

　　圖3.2.1.2.用V法生產(chǎn)球磨機(jī)襯板過程

　　　　圖3.2.1.3.用V法生產(chǎn)球磨機(jī)襯板及破碎機(jī)部分配件

　　　圖3.2.1.4.德興銅礦V法生產(chǎn)澆注后狀態(tài)和襯板,顎板等部分產(chǎn)品

　　3.2.2.駐馬店中集華駿鑄造公司

　　駐馬店中集華駿鑄造公司2007年上一條V法鑄造生產(chǎn)線.主要用來生產(chǎn)球磨機(jī)襯板，顎式破碎機(jī)齒板,錘式破碎機(jī)大錘頭和圓錐破碎機(jī)軋臼壁和破碎壁等耐磨鑄件等耐磨件.為了用好V法鑄造生產(chǎn)線，結(jié)合產(chǎn)品情況他們又上一套小型簡易V法鑄造生產(chǎn)線.如圖3.2.2.1.

　　圖3.2.2.1.V法鑄造用磨機(jī)襯板型板 破碎機(jī)錘頭型板及襯板

　　中集華駿鑄造公司大型V法鑄造生產(chǎn)線

　　3.2.3.鄭州玉升公司的V法生產(chǎn)線

　　鄭州玉升公司2010年5月開始籌建V法生產(chǎn)線.2011年2月投產(chǎn).

　　圖3.2.3.1.為該公司的V法生產(chǎn)線;其干砂為70/100目寶珠砂，使用效果好;

　　圖3.2.3.2.為V法生產(chǎn)的軋臼壁和破碎壁;

　　圖3.2.3.3.鄭州玉升公司V法生產(chǎn)履帶板.

　　圖3.2.3.3.鄭州玉升公司V法生產(chǎn)履帶板

　　南京天華機(jī)械制造公司

　　南京天華機(jī)械制造公司2011年上一條V法生產(chǎn)線,生產(chǎn)蠕墨鑄鐵剎車盤,是大型復(fù)雜件.

　　4.V法生產(chǎn)耐磨鑄件的思索

　　4.1.V法生產(chǎn)耐磨鑄件,有以下優(yōu)點(diǎn):

　　1)鑄件表面光潔外觀質(zhì)量好,減少外觀缺陷的不利影響,對提高耐磨性能有利;由于砂型一直保持真空狀態(tài)，型腔不易變形，有利于金屬液填充鑄型，鑄件輪廓清晰，尺寸準(zhǔn)確; 加工余量少.

　　2)不加粘結(jié)劑和附加物，不用混砂設(shè)備，節(jié)約原材料和動(dòng)力，減少環(huán)境污染.減少運(yùn)行和維修費(fèi)用.有利環(huán)保.

　　3)舊砂回用可達(dá)95%，解決了廢砂處理的難題;

　　4. V法鑄造金屬流動(dòng)性好，充填能力強(qiáng)，金屬液在型腔中冷卻較慢，有利于補(bǔ)縮，鑄件冒口可減小，金屬利用率高，工藝出品率高;

　　5)V法鑄造砂型緊實(shí)度高，可以低溫澆注，使耐磨鑄件晶粒細(xì)化，耐磨性能好;可以加外冷鐵使耐磨鑄件耐磨部位晶粒細(xì)化,提高耐磨性能;(2)

　　6)機(jī)械化程度高,改善勞動(dòng)條件,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,工作環(huán)境好.

　　4.2.V法鑄造的主要特長

　　1)薄膜覆模+轉(zhuǎn)移涂料+干砂充填+負(fù)壓造型;

　　2)鑄件尺寸精度高和表面粗糙度小，適用生產(chǎn)少無內(nèi)腔外形不太復(fù)雜件;

　　3)造型和落砂清理勞動(dòng)量減少;

　　4)砂處理簡化，舊砂回用95%以上。

　　4.3.V法生產(chǎn)耐磨鑄件的缺點(diǎn)和不足.

　　1) 由于 V法制作真空箱和模具比較復(fù)雜,制作時(shí)間長，費(fèi)用較高,僅適于生產(chǎn)一些批量大的耐磨鑄件;

　　以生產(chǎn)軋臼壁和破碎壁,顎式破碎機(jī)顎板為例,

　　模型的制作過程,如圖4.1;

　　圖4.1.1.圓錐破碎機(jī)破碎壁模型的制作

　　4.1.2.顎式破碎機(jī)顎板模型的制作

　　2) 生產(chǎn)球磨機(jī)隔倉板,篦板,履帶板等耐磨鑄件,涉及制芯下芯等,較麻煩. V法鑄造制芯技術(shù)發(fā)展尚不成熟;

　　3) 受塑料薄膜延伸性和成型性的限制,生產(chǎn)復(fù)雜耐磨鑄件,有一定難度;

　　4) 內(nèi)腔問題:受塑料薄膜延伸率和覆膜成型限制，不宜生產(chǎn)內(nèi)腔形狀復(fù)雜鑄件;

　　5) 辮子問題(砂箱外抽氣管)不宜實(shí)現(xiàn)機(jī)械 化,大批量流水生產(chǎn)小型鑄件;

　　6) 粉塵問題:干砂造型，粉塵難控,(空中揚(yáng)塵地上有砂);需要采用相應(yīng)措施 解決;

　　7) 造型過程較復(fù)雜，小鑄件生產(chǎn)率不易提高，自始至終要抽真空，一定程度上影響了生產(chǎn)自動(dòng)化;

　　8) 干砂造型:冷卻速度慢,不采取措施,晶粒容易粗大,對耐磨性能不利.

　　4.4.V法生產(chǎn)耐磨鑄件缺點(diǎn)和不足的對策.

　　1)由于木模制作復(fù)雜,制造時(shí)間長,小批量,單個(gè)耐磨鑄件不如采用消失模生產(chǎn)或砂型鑄造.各單位要大力培養(yǎng)自己的V法木模制作技工;

　　2)用V法生產(chǎn)耐磨鑄件,普通干砂鑄造,冷卻速度慢,厚大鑄件晶粒粗大,對耐磨不利.應(yīng)該采取加成型外冷鐵或鉻鐵礦砂等激冷砂等措施放在磨損面,細(xì)化晶粒提高耐磨性能;加硬質(zhì)合金柱,耐磨合金柱等內(nèi)冷鐵提高耐磨性;

　　3)砂箱外抽氣管(辮子問題)大型V法生產(chǎn)應(yīng)該把主抽氣管放在地底下,便于流水生產(chǎn);小型V法生產(chǎn)應(yīng)該把主抽氣管放在地上,分氣管接頭拉開距離,便于多箱多工位生產(chǎn);

　　4)V法生產(chǎn)復(fù)雜耐磨鑄件,可以采用活塊,及部分采用消失模等措施;

　　5)干砂造型粉塵難控(空中揚(yáng)塵地上有砂);應(yīng)該從加強(qiáng)管理入手,采用粉塵小的干砂,如寶珠砂等,增加相應(yīng)的除塵設(shè)備.

　　5.結(jié)語

　　綜上所述,我國耐磨鑄件,根據(jù)鑄件形狀特點(diǎn),應(yīng)選擇采用V法鑄造和消失模鑄造方法，生產(chǎn)外觀和內(nèi)在均優(yōu)質(zhì)的鑄件,有利于提高材料的耐磨性能;有利于節(jié)能環(huán)保，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;

　　各生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)各自的場地,資金等情況,選采用不同規(guī)模的V法鑄造和消失模鑄造生產(chǎn)工藝.使鑄型生產(chǎn)方法能夠上一新臺階。

　　1) 每一種生產(chǎn)工藝都有特點(diǎn)和存在不足;應(yīng)該發(fā)揚(yáng)其特點(diǎn),治理其不足;嚴(yán)格按其固有的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品.

　　例如:按消失模工藝生產(chǎn),首先要根據(jù)鑄件不同壁厚選擇不同重量的泡沫材料加工成型;選擇相應(yīng)的涂料進(jìn)行噴涂或侵涂,進(jìn)行烘干;嚴(yán)格控制澆注溫度和澆注速度;控制合適的真空度等等工藝參數(shù),才能生產(chǎn)出好產(chǎn)品.

　　2)V法鑄造要嚴(yán)格按其固有的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)：

　　(1).模具的制作,抽氣孔的開鉆; 合理的確定澆注系統(tǒng),及放置補(bǔ)縮冒口,外冷鐵,出氣孔等;

　　(2).薄膜的選擇(薄膜在澆注過程中的發(fā)氣量要足夠小;好的拉伸性能;薄膜不能導(dǎo)致粘砂和氣孔等鑄造缺陷;厚度精度應(yīng)在±10%;薄膜在加工時(shí)應(yīng)無內(nèi)應(yīng)力,采用向聚乙烯中加不同比例的EVA，推薦比例為18% 的薄膜) ;

　　(3).覆膜器的選擇(電熱管式使用普遍);薄膜是否與模具附著緊密 ;

　　(4).V法涂料的選擇(根據(jù)不同金屬材料:高錳鋼,合金鋼,高鉻鑄鐵等,選擇相應(yīng)的V法涂料).進(jìn)行噴涂,局部刷涂;

　　(5)采用先進(jìn)的布砂器均勻添砂;在振實(shí)臺振實(shí);

　　(6).干砂的選擇應(yīng)該為近圓性型無粉塵的細(xì)砂如70/100目的寶珠砂等;

　　(7).在造型,澆注不同的工序,控制合理的真空度等等.

　　3)V法鑄造和消失模鑄造是鑄型生產(chǎn)的兩種新方法,好的耐磨鑄件還必需注意選擇合理的成分設(shè)計(jì),熔煉及熱處理兩個(gè)重要環(huán)節(jié);如V法鑄造履帶板材料采用35SiMn,熱處理采用正火后高頻表面淬火,成分控制和機(jī)械性能要求極為嚴(yán)格,需要每個(gè)環(huán)節(jié)認(rèn)真仔細(xì)配合,才能滿足用戶要求;

　　4)根據(jù)耐磨鑄件使用的不同部位采用高錳鋼系列材料,高鉻鑄鐵系列材料和合金鋼系列耐磨材料;并以嚴(yán)格的熔煉工藝和熱處理工藝,使耐磨鑄件外觀和內(nèi)在質(zhì)量均優(yōu)質(zhì),可極大的提高材料耐磨性能;

　　5)由于采用新的鑄造方法,生產(chǎn)廠家,會(huì) 有一定的投入,按照優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià),及 性價(jià)比不同,產(chǎn)品價(jià)位應(yīng)適當(dāng)提高.

　　6)對于消失模鑄造和V法鑄造設(shè)備制造廠家,應(yīng)該確保設(shè)備質(zhì)量,提供必要的技術(shù)服務(wù),下調(diào)設(shè)備的價(jià)位,以便消失模鑄造和V法鑄造更快的普及和發(fā)展.

　　參考文獻(xiàn):

　　(1). 消失模鑄造與V法鑄造，葉升平

　　(2).我國水泥工業(yè)耐磨材料的現(xiàn)狀和發(fā)展，李茂林

　　作者:

　　李茂林，水泥行業(yè)資深耐磨材料專家:1942年生,1966年大連理工大學(xué)機(jī)械鑄造專業(yè)畢業(yè);

　　1997年聘為教授級高工;