消失模鑄造工藝在電力金具生產(chǎn)上的應(yīng)用

　　周海 赤峰福茲科技服務(wù)有限公司

　　隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的投入加大;電力金具市場也隨之?dāng)U大了需求;而電力設(shè)施的建設(shè)又是一項(xiàng)長期的基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目;所以電力金具市場一直是穩(wěn)中有升。當(dāng)然這個市場包括了國內(nèi)外的市場;國內(nèi)的市場主要集中在幾家國有的電力公司;國外的市場主要是歐美;印度和伊朗;目前國內(nèi)有幾家消失模鑄造廠在開發(fā)電力金具的產(chǎn)品，有的做國內(nèi)有的做出口;其中江蘇鉅源機(jī)械有限公司和高郵市精誠液壓機(jī)械廠所做的電力金具產(chǎn)品全部出口;下面就以江蘇鉅源機(jī)械有限公司(以下簡稱鉅源機(jī)械)生產(chǎn)的電力金具產(chǎn)品為例;就消失模工藝在電力金具上的應(yīng)用做一介紹;

　　電力金具的產(chǎn)品系列很多，其中最有代表性的產(chǎn)品是鋼帽和拉線棒;

　　上圖為鋼帽的白模和鑄件產(chǎn)品圖片;根據(jù)鋼帽的工況使用條件以及產(chǎn)品本身的技術(shù)要求，我們可以看出，該產(chǎn)品最為關(guān)鍵的尺寸為窩頭的內(nèi)部尺寸，因?yàn)樵摬糠诌€需要和另外一個零件進(jìn)行配合。采用消失模工藝生產(chǎn)該產(chǎn)品，在白模成型上面有兩種方案可以選擇，分片成型和整體成型;

　　1. 分片成型

　　這一方案就是從產(chǎn)品的中間對稱部分分型;模具可以采用哈弗模;膜片成型后再粘結(jié)成整體;該方案的優(yōu)點(diǎn)為;產(chǎn)品成型簡單，生產(chǎn)效率高;白模成型可以采用全自動成型機(jī);因而用工少;缺點(diǎn);產(chǎn)品的整體尺寸的穩(wěn)定性差;因?yàn)樽罱K產(chǎn)品的整體尺寸是粘結(jié)后得到的，所以粘結(jié)模具的精度，工人的操作，膠的質(zhì)量;等很多因素都會影響產(chǎn)品的整體尺寸;消失模白模粘結(jié)的膠水有兩種，一種為冷膠(AB膠;單組份膠)一種為熱膠(熱熔膠);但是無論選用冷膠還是熱膠，為了確保粘結(jié)合格，粘結(jié)時都需要將膠水?dāng)D出;也就是說白模粘結(jié)后在粘結(jié)處需要讓膠水?dāng)D出一條膠瘤;這樣才能確保整個粘結(jié)面完全粘合;一旦粘結(jié)面沒有完全粘合就需要進(jìn)行外部補(bǔ)膠處理。因?yàn)橐坏┱澈厦嬗锌p隙，涂料就會侵入;澆注后的產(chǎn)品就是廢品。而針對鋼帽產(chǎn)品，產(chǎn)品粘結(jié)后突出的膠瘤是無論是在白模還是在鑄件時處理都會非常麻煩;很難保證產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和尺寸;尤其是關(guān)鍵的窩頭部分更是很難清理。

　　2. 整體成型;

　　整體成型就是白模通過模具整體成型，優(yōu)點(diǎn);白模無需粘結(jié);產(chǎn)品的整體尺寸穩(wěn)定性好;減少后道工序;缺點(diǎn);成型比較復(fù)雜;模具只能為手工裝卸;因而成型效率低;用工多;

　　通過對以上兩種方案的分析;鉅源公司最終采用了整體成型工藝;因?yàn)槲覀兩a(chǎn)一個產(chǎn)品時，首先需要考慮的是產(chǎn)品的質(zhì)量;然后是產(chǎn)品的成本;所以針對產(chǎn)品做工藝分析的時候首要考慮的就是產(chǎn)品的質(zhì)量;同時也要考慮綜合成本;而鋼帽這個產(chǎn)品選用整體成型;增加工人用量只是在成型一道工序上面;但是在產(chǎn)品粘結(jié)方面以及最后的打磨清理方面又會省掉很多用工;從用工量來說和分片成型基本持平，即使多也是有限的 ;而這種方案無論是尺寸精度還是表面質(zhì)量都比分片成型要好的多。同時因?yàn)槭〉袅水a(chǎn)品整體粘結(jié)這道工序，也就減少一道質(zhì)量隱患;所以最終整體成型的成品率要高于分片成型的成品率，成本也相應(yīng)的降低，而綜合效率方面兩種方式基本差不多。

　　鋼帽產(chǎn)品的材質(zhì)是球鐵ASTM65-45-12;需要表面熱鍍鋅處理;這個產(chǎn)品雖然不加工;但是它對內(nèi)在質(zhì)量的要求卻非常高，因?yàn)殇撁毙枰M(jìn)行拉力試驗(yàn)檢測;一旦鋼帽的內(nèi)部有鑄造缺陷就會發(fā)生斷裂;同時鋼帽需要熱鍍鋅;如果產(chǎn)品有縮松或者有表面缺陷都會出現(xiàn)反酸的現(xiàn)象;所以;這個產(chǎn)品的實(shí)際要求和加工產(chǎn)皮品的要求是一樣的，針對產(chǎn)品的使用要求，在考慮鋼帽產(chǎn)品的鑄造工藝時需要注意幾個方面的問題。

　　1) 珠粒的選用;為了減少積碳缺陷;選用共聚珠粒;凱斯特化工的標(biāo)準(zhǔn)3#或者是小3#料;

　　2) 適當(dāng)調(diào)整球鐵配料的碳當(dāng)量;

　　3) 提高澆注溫度;因?yàn)殇撁钡淖畋〉谋诤裰挥?mm;很容易出現(xiàn)冷隔對火流等鑄造缺陷;所以;要求出爐溫度為1600℃;澆注溫度不低于1480℃;在這樣的工藝要求下;一方面要保證出爐和澆注溫度;同時要必須保證球化質(zhì)量;因?yàn)楦邷厍蚧夹g(shù)一般的鑄造廠掌握的不是很好;在澆注時間方面要盡量短以防鐵水降溫;

　　4) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要充分考慮除渣系統(tǒng);同時要保證鐵水充型的平穩(wěn);否則對于薄壁的產(chǎn)品很容易出現(xiàn)對夾碳渣的缺陷;對夾碳渣的缺陷類似對火流缺陷但又不完全一樣;這種缺陷很多的時候表面看不出來;尤其在真空度比較大的時候很容易被掩蓋;有這種缺陷的產(chǎn)品在熱鍍鋅時就會出現(xiàn)反酸的現(xiàn)象;如果出現(xiàn)在薄壁的位置;做拉力試驗(yàn)的時候很容易斷裂;

　　5) 真空度;為了保證充型的平穩(wěn);真空度不得高于0.04MPa;一般設(shè)定在0.03MPa;這也是做加工產(chǎn)品的真空度要求。

　　對于鋼帽產(chǎn)品來說，除了要滿足以上需要注意的工藝條件外;還需要注意的就是產(chǎn)品的填充和變型問題;雖然該產(chǎn)品可以整形;但是;如果鑄件的變形率很小則會大大降低后續(xù)的工作量;所以在設(shè)備方面;一臺具有高效填充緊實(shí)且變型量很小的振動臺是必備的。有些工廠為了解決填充緊實(shí)和變型的問題采取了增加涂料的厚度選用寶珠砂進(jìn)行造型的手段;表面看起來解決了一些問題，其實(shí)卻帶來了很大的質(zhì)量隱患;第一;增加涂料的厚度必然會降低涂料的透氣性和液態(tài)吸附性;這個時候只有通過增大真空度來彌補(bǔ);而大真空度恰恰會對鐵水的充型產(chǎn)生很大的影響;很容易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷;目前國內(nèi)很多廠家都選用這樣的方式來彌補(bǔ)振動臺性能的不足;所以很多廠家在生產(chǎn)有加工要求的球鐵產(chǎn)品時成品率都很低;最主要的問題就是加工后產(chǎn)品的缺陷很多;第二;采用寶珠砂會降低型壁的剛性;尤其在生產(chǎn)厚大球鐵產(chǎn)品時;型壁的剛性直接影響到產(chǎn)品的組織致密性;有很多人認(rèn)為;大真空度會增加型壁的剛性;其實(shí)這是一個誤解;砂箱蒙上塑料膜后;真空度對型砂的影響只是在塑料膜以下200mm左右的深度;300mm以下無論真空度多大對型砂的剛性已經(jīng)沒有任何的影響;這部分型砂的剛性完全取決于振動臺的緊實(shí)性能。

　　綜合分析不難看出;鋼帽產(chǎn)品雖然不加工，但是因?yàn)楫a(chǎn)品需要熱鍍鋅以及使用的特殊性，實(shí)際上用消失模工藝生產(chǎn)時有一定的工藝難度;尤其是必須要保證鋼帽的內(nèi)部不允許有任何的質(zhì)量缺陷;因?yàn)槔z驗(yàn)只是抽檢;如果工藝措施不合理不能保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量;則該產(chǎn)品就會存在重大的質(zhì)量隱患;尤其作為出口產(chǎn)品，會面臨質(zhì)量索賠的重大風(fēng)險(xiǎn);從對內(nèi)在質(zhì)量要求的程度來看;鋼帽產(chǎn)品的的要求實(shí)際上要比很多機(jī)加工的產(chǎn)品還要嚴(yán)格，因?yàn)楹芏鄼C(jī)加工的產(chǎn)品并不是全加工;況且內(nèi)在缺陷只要不是在加工面上;沒有特殊要求的產(chǎn)品都是可以接受的，而鋼帽雖然不加工，但是使用狀態(tài)卻會對產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。

　　接下來我們介紹一下窩頭拉線棒的生產(chǎn)情況;

　　拉線棒產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸也是窩頭的內(nèi)部尺寸;和鋼帽一樣也是要和其他產(chǎn)品進(jìn)行配合。綜合分析分型方式和鋼帽一樣;也是采用整體成型;另外;鋼帽產(chǎn)品的桿部需要全加工;外圓加工量為單邊2mm;桿中心加工20的盲孔;產(chǎn)品需要做拉力試驗(yàn);拉線棒產(chǎn)品和鋼帽產(chǎn)品在工藝考慮上有共同點(diǎn)也有區(qū)別;

　　共同點(diǎn);對產(chǎn)品的外觀和內(nèi)在質(zhì)量的要求是一致的;所以有共同的工藝參數(shù)要求;

　　區(qū)別; 拉線棒要比鋼帽厚大;所以對溫度的要求不像鋼帽那樣敏感;另外;在考慮配料補(bǔ)縮等方面也區(qū)別于鋼帽;有關(guān)拉線棒的工藝考慮需要注意以下幾點(diǎn);

　　1) 珠粒;為了減少積碳缺陷;選用共聚珠粒;凱斯特化工的大3#或者是2#料;同時控制珠粒的比重為23克以下;

　　2) 適當(dāng)調(diào)整球鐵配料的碳當(dāng)量;

　　3) 澆注溫度;要求出爐溫度為1560℃;澆注溫度不低于1460℃;在澆注時間方面要盡量短以防鐵水降溫;

　　4) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時要充分考慮除渣系統(tǒng);同時要保證鐵水充型的平穩(wěn);

　　5) 真空度;為了保證充型的平穩(wěn);真空度不得高于0.04MPa;一般設(shè)定在0.03MPa;這也是做加工產(chǎn)品的真空度要求。

　　6) 涂料;要求使用具有高效液態(tài)吸附性的涂料;

　　拉線棒的工藝考慮中除通用的技術(shù)要求外;對涂料的要求比較嚴(yán)格;這一點(diǎn)和拉線棒的厚度有關(guān);因?yàn)楹翊蟮漠a(chǎn)品產(chǎn)生的殘余碳量要多一些;這就要求涂料要在第一時間將白模汽化過程中的液態(tài)物質(zhì)吸附到涂料中;等后續(xù)的高溫鐵水經(jīng)過時再第二次汽化;涂料的液態(tài)吸附性是消失模鑄造涂料的一項(xiàng)重要指標(biāo);目前國內(nèi)很多廠家在生產(chǎn)或者是自行配比涂料時;都把涂料的透氣性放在了第一位;認(rèn)為只要是涂料的透氣性好耐火度高就能滿足要求了，其實(shí)這是一個誤區(qū);因?yàn)橥苛系耐笟庑灾饕Q于耐火骨料及填料的粒度;也就是說目數(shù)越小粒度越大透氣性越好;但是無論骨料怎樣降低目數(shù)也不能低于120目;否則會影響鑄件的表面質(zhì)量;而造型用的型砂無論是石英砂還是寶珠砂通常的目數(shù)都是在30~70目之間;雖然粒度很大;但是汽化后的氣體穿越型砂的距離卻很長;也就是說在真空的作用下;無論涂料的透氣性有多好;型砂的透氣性才是最關(guān)鍵的;

　　因此;消失模工藝在生產(chǎn)球鐵產(chǎn)品時;具有高效的液態(tài)吸附性的涂料是必要的，同時;白模的比重也必須要合理的控制。

　　綜合來看;消失模工藝生產(chǎn)電力金具在工藝上是可行的，從成本上也低于砂型鑄造;尤其是減少了后續(xù)的打磨工作量;無論是用工還是環(huán)境都有明顯的改善。但是用消失模工藝來生產(chǎn)電力金具對工藝技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備及涂料的要求很高;國內(nèi)很多采用大真空度工藝的工廠很難適應(yīng);因?yàn)橄９に嚿a(chǎn)球鐵尤其是有內(nèi)在質(zhì)量要求的球鐵產(chǎn)品時;對于鐵水的充型、除渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及涂料的液態(tài)吸附性都有很高的要求。我到一家生產(chǎn)鋼帽的消失模工廠參觀學(xué)習(xí);看到的情況是因?yàn)楣に囋O(shè)計(jì)、涂料等問題導(dǎo)致產(chǎn)品的成品率不足70%;并且對于已經(jīng)外觀檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品也存在著重大的質(zhì)量隱患;因?yàn)閷τ谒^合格的產(chǎn)品;從工藝角度去分析無法排除內(nèi)部的質(zhì)量缺陷。

　　隨著國內(nèi)外鑄件市場質(zhì)量意識的提高;對鑄件產(chǎn)品的要求也越來越嚴(yán)格;這也對消失模鑄造工藝產(chǎn)生了促進(jìn);要求我們要不斷的完善甚至是創(chuàng)新消失模鑄造工藝;不能只停留在做一些不加工的或者加工要求很低的耐磨件及灰鐵產(chǎn)品上;這樣的工藝能夠被采用不是工藝已經(jīng)成熟;而是被要求簡單的產(chǎn)品市場所選擇。所以，能徹底解決表面和內(nèi)在質(zhì)量缺陷的消失模鑄造工藝才是成熟的工藝!也是有生命力的工藝!