摘要：近幾年，消失模鑄造工藝有了較快發(fā)展，應(yīng)用范圍日漸廣泛。該方法不用起模、修型、下芯、合箱，造型時采用無粘結(jié)劑的干砂填充塑料泡沫模樣，在負壓條件下實型澆注。它很大程度上簡化了操作工序，提高生產(chǎn)效率;鑄件質(zhì)量好、工藝出品率高;既改善作業(yè)環(huán)境，又減輕勞動強度。消失模工藝的眾多優(yōu)點，決定了它在鑄件成型及特殊應(yīng)用方面具有很大潛力。比如，高錳鋼件利用鑄造余進行熱水韌處理;消失模工藝解決壁薄耐磨、耐熱鑄件裂紋缺陷等。筆者在近幾年的消失模生產(chǎn)實踐中，積累了一些了經(jīng)驗。本文結(jié)合消失模鑄造的特點，簡述該工藝幾方面的特殊應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：消失模鑄造 實型鑄造 水韌處理 裂紋缺陷  四川消失模模具廠

　　The Critical Application of lost foam casting process

　　in Foundry

　　LI Zengmin1 JIA Guofang2 TAN Jianbo1 LI Lixin1

　　(1.Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, Hebei;2 Handan Xinxing Heavy Machinery Co., Ltd，Handan 056017 Hebei)

　　Abstract：Over the years，the lost foam casting process has been developing rapidly，its range of application is be expaned day by day. There are not the operations, as pattern drawing, mould mending, core setting, mould closing in the process. The dry sand without any binder is used for fulling the foam pattern when mouling. The pouring of molten metal is made under vacuum. The working operation of foundery practice is simplified greatly, by which the production efficiency is raised, the cast product quality is improved, the yield of casting is high, Not only the operating environment is improved, and the labor intensity is reduced. The numerous advantages of lost foam casting process decides that it has a large potential on casting forming and some critical application, as hot remained water toughening of high mangaanese steel casting, solving the crack defects on thinwall, wear resistant, heat resistant castings by lost foam casting process, and so on. Writers accumulated some experience on the production in lost foam casting process over the years. The critical applications of lost foam casting process were introduced briefly combined with the features of it.

　　Key Words：lost foam casting process, full mould casting, water toughening treatment, crack defects

　　1 高錳鋼件利用鑄造余熱水韌處理

　　鑄態(tài)高錳鋼必須進行水韌處理才能達到應(yīng)用要求的性能。由于鑄造時冷速較快，得到的組織是奧氏體和碳化物，碳化物的存在顯著降低了高錳鋼的強度和韌性。水韌處理就是把高錳鋼鑄件重新加熱到1100℃左右(也就是A3線以上的奧氏體區(qū)域)，保溫一定時間，使碳化物全部溶解到奧氏體中，之后快速將鑄件浸入到水中快速冷卻，迫使碳化物無法析出，從而得到單一的奧氏體組織，使高錳鋼具備高的韌性。

　　水韌處理具有嚴(yán)格的工藝規(guī)范，保溫時間是根據(jù)鑄件的壁厚按每25mm保溫1h進行推算，鑄件入水前的溫度應(yīng)大于950℃，從保溫到入水在時間上不應(yīng)超過1min，否則因溫降過大鑄件溫度不能得到保證，要求水的溫度不超過40℃。用傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)高錳鋼，由于落砂清理困難，鑄件需要在常溫環(huán)境進行清砂作業(yè)，水韌處理只能采取將鑄件集中裝爐重新加熱保溫的方法，耗費大量燃料和人工。

　　消失模鑄造采用干砂埋模，用微振、負壓物理手段緊實鑄型，澆注后釋放真空，鑄件相當(dāng)于置身在松散的干砂中冷卻。該工藝具有非常優(yōu)越的落砂性，翻轉(zhuǎn)砂箱或直接從干砂中撥出鑄件，砂子自己散落，鑄件表面只剩下薄薄的涂料層，這為鑄件的快速入水處理創(chuàng)造了便利條件。我們先后用該法大量生產(chǎn)球磨機襯板、潤磨機篩板、破碎機錘頭等高錳鋼件，水韌效果良好。根據(jù)不同鑄件的成份、壁厚、重量等情況，靠經(jīng)驗掌握合適的落砂時間，以控制鑄件入水前的溫度。通過對水韌處理后的鑄件進行金相、強度、硬度等指標(biāo)的檢驗，組織中很難看到滲碳體，抗拉強度σb≥600MPa，延伸率δ≥20%，硬度HBS≤300。

　　小結(jié)：采用消失模模具成型后的鑄造工藝生產(chǎn)高錳鋼鑄件，利用澆鑄余熱進行水韌處理方便、靈活、安全可靠，力學(xué)性能完全符合耐磨高錳鋼要求。經(jīng)測算，該方法比傳統(tǒng)水韌處理每噸鑄件節(jié)省燃動費和人工費近600元，并大幅度縮短工期，效益可觀。

　　2 解決壁薄耐磨、耐熱鑄件裂紋缺陷

　　旋風(fēng)子是多管除塵設(shè)備上的主要抗磨鑄件，結(jié)構(gòu)為管狀，其內(nèi)徑為Φ230mm，長度為950mm，壁厚為12mm。材質(zhì)為抗磨鑄鐵(KMTCr26)，其特點是韌性差、收縮率大、易冷裂。起初采用CO2水玻璃砂造型，對開模樣分型、水平澆注，鑄件裂紋率高達40%。另有冶金回轉(zhuǎn)窯鑄件，包括推頭(ZG30Cr24Ni7SiN)、窯頭護鐵、窯尾護鐵(ZG30Cr26Ni20)等，這些鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺寸約為1600mm×600mm×800mm，平均壁厚為20mm，材質(zhì)均屬高鉻、鎳耐熱合金鋼，熱裂傾向很大。原工藝采用樹脂砂組芯造型，鑄件裂紋率高達100%。

　　上述鑄件在采用砂型鑄造時，存在的共同問題是極易出現(xiàn)裂紋缺陷，旋風(fēng)子鑄件裂紋嚴(yán)重時沿軸向貫通裂斷。即使裂紋較小，因該材質(zhì)無法進行焊補而只能報廢。推頭、護鐵鑄件大都在筋壁交接處產(chǎn)生裂紋，裂紋嚴(yán)重時寬度達10mm，長度400mm，廢品率高達到30%。裂紋小的鑄件焊補后勉強可以發(fā)貨，但耐熱鋼鑄件工況溫度≥800℃，工作中在很短時間內(nèi)又會引發(fā)裂紋，甚至斷開。

　　為了解決上述鑄件的裂紋問題，在砂型鑄造工藝條件下，進行了如下工藝改進：使用石灰石70#砂制芯;芯子內(nèi)放草繩;提前松箱、早落砂;筋壁交接處插鐵釘(內(nèi)冷鐵)等措施，但均未收到良好的效果。去年年初，均定采用四川消失模模具和鑄造工藝生產(chǎn)這類鑄件，裂紋問題得到有效地解決。生產(chǎn)中主要控制好真空度的釋放時間，待鑄件表面凝固到一定程度不會漲箱時就釋放真空，讓鑄件在干砂中自由收縮，最大限度地減小鑄造應(yīng)力。旋風(fēng)子屬于薄壁高鉻鑄鐵件，需要控制好鑄型充滿后馬上釋放真空;推頭、護鐵等壁薄耐熱鋼鑄件，澆注完畢后1～2min停泵釋放真空。上述措施都收到良好的效果：旋風(fēng)子鑄件裂紋缺陷全部被杜絕;推頭、護鐵鑄件的裂紋率降至10%，之后將鋼水碳含量控制在標(biāo)準(zhǔn)的下限，裂紋缺陷得到徹底解決。

　　小結(jié)：消失模鑄造使用干砂埋模，去除負壓后鑄型具有很好的退讓性，是其他使用粘結(jié)劑硬化的型砂鑄造不可比擬的，這為解決高合金薄壁件的裂紋缺陷，提供了很有效的解決辦法。

　　3 砂型鑄造中部分采用實型模樣，簡化大型鑄件生產(chǎn)難度

　　底座、工作臺、立柱、橫梁是8m立式車床的主要零部件，橫梁的材質(zhì)為HT250，其余均為HT200。灰口鑄鐵具有優(yōu)良的減震性和耐磨性，廣泛應(yīng)用于大型加工設(shè)備的機體。底座、工作臺的輪廓尺寸為DN8m×0.8m，平均壁厚為30mm~50mm;橫梁輪廓尺寸為9.5m×1.2m×0.8m，主要壁厚為30mm;立柱輪廓尺寸為9m×5m×0.5m，主要壁厚為30mm。以上鑄件單重均在12t以上，均屬大型非標(biāo)鑄件，生產(chǎn)性質(zhì)往往是單件小批。

　　上述鑄件體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鑄造生產(chǎn)具有很大的難度。如果采用實型鑄造，由于許多部位不便于填充型砂，加上在組模、刷涂、烘干及埋型時都容易造成模樣變形，澆鑄很難保證成功。對于傳統(tǒng)的砂型鑄造，圍繞如何制作型腔，必然要考慮多分型、多開箱、多設(shè)計砂芯;需要制作大量的工裝、木模、芯盒;造型、下芯、合箱都很麻煩，工作量大、生產(chǎn)周期長。對于類似的大型鑄件本公司采用以砂型鑄造為主，利用白模實型方便、靈活的優(yōu)點，將二者結(jié)合起來，較大程度地簡化了鑄造工藝，取得良好的效果。

　　將大型鑄件上的局部復(fù)雜結(jié)構(gòu)劃分出來單獨制作實型白模，造型時作為活塊預(yù)埋到主體木模的周圍，可以實現(xiàn)少分箱、少下芯的目的，從而簡化了傳統(tǒng)鑄造工藝。鑄件上局部是否選擇實型模樣，要針對不同鑄件結(jié)構(gòu)進行具體分析。只要方便填砂和定位，局部預(yù)埋實型模樣活塊不但不會對鑄件質(zhì)量造成影響，而且能夠較大程度地簡化造型操作，此時就可考慮局部預(yù)埋實型模樣。鑄件上的筋板、局部凸起等結(jié)構(gòu)，甚至一個其他局部結(jié)構(gòu)，均可以考慮采用預(yù)埋實型模樣活塊。該方法要求最好選擇不需烘干的自硬砂，實型模樣要預(yù)先涂刷抗粘砂涂料。

　　小結(jié)：對于單件小批的大型鑄件，生產(chǎn)以砂型鑄造為主，局部采用實型模樣，能夠?qū)崿F(xiàn)少開箱、少下芯，較大程度簡化造型的難度;可以縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本;并可減少錯箱、錯芯造成鑄件尺寸偏差，達到事半功倍的目的。

　　結(jié)束語

利用消失模鑄造可以實現(xiàn)金屬復(fù)合鑄造，配制特種涂料可對鑄件進行表面合金化，選用高密度泡沫模樣制作耐火型殼，可實現(xiàn)中、大件型精密鑄造等。相信隨著消失模模具水平提供和消失模鑄造工藝的迅速發(fā)展，它的應(yīng)用范圍越來越廣泛。

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