1负压实型铸造发展概述消失模铸造包含了实型铸造、干砂实型铸造、磁型铸造、负压实型铸造等方 法,该技术的特点是在造型和浇注时不必取模。消失模铸造(实型铸造)最先由美国人H.F.Shroyer于1956年首先试验成功,成功浇注了艺术品青铜飞马(150kg)和球磨铸铁钟架(3.6 t),1958年4月15日以专利(美国专利号:2830343)形式公布于众。1961年在 美国的底特律举行的“国际铸造学术会”上介绍了这项新工艺,引起了铸造工作者的极大兴趣。负 压实型铸造被国内外铸造界誉为“21世纪的铸造新技术”<1>。实型铸造(FM)与抽真空和 干砂技术相结合形成了负压实型铸造(FV,又称EPC)。1969年,西德的GrMrunzweig和Hartmann A.G首先将真空技术引入实型铸造,并获得美国和英国专利。其原理是,先将压缩空气通入砂箱, 使型砂沸腾,然后放入泡沫塑料模样,切断气源,型砂沉积模样四周,抽真空后浇注。1974年,美国人R.A.Olsen为负压实型铸造批量生产设计了专用装置,取得了专利。1982年福特汽车公司在Ess ex工厂建成的一套年产2.5万只铝合金进气歧管的负压实型铸造中间试验装置获得成功,紧接着于1984年耗资1100万美元建立了占地10万m2、生产能力180型/h、年产100万只铝合金进气歧管的高 度自动化生产线,揭开了负压实型铸造技术在先进工业国家飞速发展的序幕。1990年通用汽车 公司在Saturn建成年产铸件5.5万t(24万辆轿车)10万m2的新铸造厂,其中有三 条全自动的负压实型铸造生产线,生产铝合金四缸缸体、缸盖和珠光体球铁曲轴及两种型号的传动差动壳体。1991年,意大利菲亚特公司在都灵建成当时欧洲规模最大的负压实型铸造车间为4400 m2,年产铸铁件5 000 t~15 000 t,60~120(型/h),自动化程度非常高,全车间仅22人。美国2000年EPC生产238 000 t,产量超过世界的50%以上,其中铸铝件约占35%。2001年美国通用汽车公司所属的Saginaw Met-al Casting Operation(SMCO)EPC生产线正式投产(主要生产Vortec 4200 6缸缸体和缸盖),标志着美国EPC生产工艺正在走向成熟。SMCO能日产Vortec 4200 6缸缸体和缸盖各2000件以上。这两种产品是目前最复杂、最有代表性的负压实型铸造产品,缸体质量40 kg,成形缸盖22 kg,产品设计中集成了通气系统、曲轴箱、油/空气分离器、复杂的水套系统和弯曲的回油管路全 部铸出,大大减少了钻孔加工和螺栓装配,提高了燃油效率,减少了噪音震动和污染,降低了成本 。我国科学院光电所在国内首先进行了负压实型铸造研究,于1977年成功浇注了一批铸件。与此同时锦西化工机械厂也进行了负压实型铸造研究,浇注了重2.5t的铸件。近年,我国消失模铸造生产发展迅速,2003年我国消失模铸件生产总产量约120 000余t,其中EPC铸件占80%,仅EPC铸件而言2003年约是1991年的350倍. 2我国负压实型铸造生产存在的问题1)我国负压实型铸造规模小,产量低,机械化、自动化程度等方面与先进工业国家还有较大的差距。2003年我国消失模铸造生产厂家约110家,年产2000 t以下的简易型工厂占三分之二,而向国外那样高度自动化的企业还没有。2)国外已经成功的大批 量生产了汽车6缸体、缸盖等复杂铸件,我国目前稳定投入生产的仅仅是一些进排气管、壳体类、 磨球、炉箅子、球铁管件、灰铁箱体等比较简单的铸件,而汽车缸体、缸盖还不能批量生产。国外 大批量生产的汽车缸体、缸盖等复杂铸件生产率在180型/h,我国生产的比较简单的铸件,生 产率在30型/h以下,所生产铸件的精度和表面粗糙度也有相当大的差距。3)我国对负压实型 铸造工艺的基础研究重视不够。消失模铸件产品对象千差万别,各有各的技术关键和难点,造成工 厂生产线建成后,难关久攻不克,投资得不到及时回报,甚至由于产品对象不适合负压实型铸造法 ,而导致失败。我国消失模铸造生产厂家亏损较多。4)商品化配套程度差。工业发达国家在负压 实型铸造工艺的成套化,商品化方面有比较成熟的经验,值得借鉴。如,美国发泡材料由实力雄厚的Ashland和Arco公司提供;涂料由Foseco公司供给;原砂及紧实设备则由Wedron砂公司经销,有专门的模具和成套设备供应商,分工合作,使负压实型铸造工艺的总体水 平迅速提高。而我国则“大而全,小而全”各研究单位、生产厂家单枪匹马,进行低水平重复。5 )我国负压实型铸造铝铸件产量仅占负压实型铸造铸件总产量的2%以下(2003年),而发达 国家消失模铸造铝铸件占有主要地位。3我校负压实型铸造生产线的应用EPC是一种发展中的新 技术,是一门综合性多学科的铸造新技术系统工程,与传统的砂型铸造工艺相比,EPC还不很成 熟,在许多方面的研究缺乏系统性,有些方面的研究还很少,尤其在我国还存在许多问题,因此大 家要重视起来,看到差距,脚踏实地的工作,除了搞好研究和开发外,也应搞好人才培养,扩大宣 传工作。利用EPC生产线开展实践教学极为有利<2,3>,为此,我校利用世行贷款购置了简 易的负压实型铸造生产线。通过消失模铸造工程训练,学生能掌握(或熟悉)负压实型铸造生产过 程、特点,学习许多塑料、机电、铸造、化工等方面的有关知识。该实践教学对学生创新精神、实 践能力、学生科学研究的训练、良好的综合素质的培养开辟了好课堂。同时,为消失模生产在我国 的推广起到积极的推动。负压实型铸造工程训练与实际生产差异很大,这些差异主要表现在:1) 教学学时的限制(我校的负压实型铸造工程训练总学时为1.5天);2)模样加工主要为手工; 3)学生人多易干扰;4)铸件为小件,表面形状突变多,沉孔(凹坑)多。因此,容易造成:1)模样易断(含内浇口);2)涂料烘不干,造成粘砂。涂料烘不干的原因是烘干时间短(实际生产上涂料一般要烘1d~3 d),再加上模样表面形状突图1粘砂变多,沉孔(凹坑)多造成局部涂料层厚的缘故。模样表面涂 料厚薄不均,还造成应力集中,涂料易产生裂纹(易造成粘砂)。从图1可见表面形状突变处,及 沉孔底部粘砂严重。针对以上问题,对工艺进行了优化,并研制了适用的涂料和泡模加工工具,最 后制备出合格的消失模铝铸件———模样为手工加工的、艺术品铸件。见图2。在国外,以美国为 代表的发达国家,负压实型铸造已经开始进入成熟期。而我国还存在许多问题,重要的是要引起大 家的重视,看到差距,脚踏实地地工作。图2学生消失模作品(铸铝件)4结束语学校除了进行负 压实型铸造专项研究外,还应在人才培养和技术推广、宣传上发挥积极的作用。我校EPC工程训练已经开设2a多了,学生自己设计制造作品,教学效果普遍反映良好,收获很大。通过实习,学生能掌握(或熟 悉)负压实型铸造生产过程、特点,学习许多塑料、机电、铸造、化工等方面感兴趣的知识。学生 实践能力、研究能力、创新精神得到培养。并且为消失模生产在我国的推广起到积极的推动。负压 实型铸造在实践性教学中的应用@张守魁$大连理工大学!辽宁大连116000概述了负压实型 铸造的发展过程及我国负压实型铸造存在的问题,介绍了我校负压实型铸造生产线的应用。负压实 型铸造是一门发展中的综合性多学科的铸造新技术系统工程,尤其在我国还存在许多问题,需要做 深入的工作。利用负压实型铸造生产线开展实践教学极为有利,除了学生综合能力和素质得到培养 外,同时,为消失模生产在我国的推广起到积极的推动。负压实型铸造;;工程训练;;综合能力 <1>肖泽辉,罗吉荣.消失模铸造在中国的应用及其发展(21世纪的铸造技术)
.铸造技术,2003,24(5):168-169.
<2>ZHANG Shouku i etl;EPC and Engineering Train ing 7 thCM IT2004.10 331.
<3>张守魁等,围绕EPC开展创新实践教学.黑龙江高教研究,2003,(5):14 5-146.Ｉ谖夜耐乒闫鸬交耐贫８貉故敌椭旃こ萄盗酚胧导噬钜旌 艽?这些差异主要表现在:1)教学学时的限制(我校的负压实型铸造工程训练总学时为1.5天 );2)模样加工主要为手工;3)学生人多易干扰;4)铸件为小件,表面形状突变多,沉孔( 凹坑)多。因此,容易造成:1)模样易断(含内浇口);2)涂料烘不干,造成粘砂。涂料烘不干的原因是烘干时间短(实际生产上涂料一般要烘1d~3 d),再加上模样表面形状突图1粘砂变多,沉孔(凹坑)多造成局部涂料层厚的缘故。模样表面涂 料厚薄不均,还造成应力集中,涂料易产生裂纹(易造成粘砂)。从图1可见表面形状突变处,及 沉孔底部粘砂严重。针对以上问题,对工艺进行了优化,并研制了适用的涂料和泡模加工工具,最 后制备出合格的消失模铝铸件———模样为手工加工的、艺术品铸件。见图2。在国外,以美国为 代表的发达国家,负压实型铸造已经开始进入成熟期。而我国还存在许多问题,重要的是要引起大 家的重视,看到差距,脚踏实地地工作。图2学生消失模作品(铸铝件)4结束语学校除了进行负 压实型铸造专项研究外,还应在人才培养和技术推广、宣传上发挥积极的作用。我校EPC工程训练已经开设2a多了,学生自己设计制造作品,教学效果普遍反映良好,收获很大。通过实习,学生能掌握(或熟 悉)负压实型铸造生产过程、特点,学习许多塑料、机电、铸造、化工等方面感兴趣的知识。学生 实践能力、研究能力、创新精神得到培养。并且为消失模生产在我国的推广起到积极的推动。负压 实型铸造在实践性教学中的应用@张守魁$大连理工大学!辽宁大连116000概述了负压实型铸造的发展过程及我国负
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