消失模鑄造沖壓模具產(chǎn)品線收縮問題研究

郝英韜，劉勝梅，馬進(jìn)源，袁天右，張　杰

（保定長城精工鑄造有限公司，河北　保定　072250）

消失模鑄造沖壓模具產(chǎn)品線收縮問題研究

郝英韜，劉勝梅，馬進(jìn)源，袁天右，張杰

（保定長城精工鑄造有限公司，河北保定072250）

摘要：通過對消失模鑄造汽車沖壓模具生產(chǎn)過程線性收縮問題的實(shí)際分析研究，介紹了解決該問題的方法及思路，為進(jìn)一步提高消失模鑄造尺寸精度奠定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：汽車沖壓模具；EPS；線收縮

0　前言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，消失模鑄造在汽車沖壓模具鑄造中得到廣泛應(yīng)用，且對于消失模鑄造的尺寸精度要求逐漸提高，因此需要我們更加準(zhǔn)確的把控消失模鑄造后的產(chǎn)品尺寸變化。而消失模鑄造不僅工藝過程與傳統(tǒng)的工藝有很大差別，有些工藝參數(shù)也有所不同。在國內(nèi)鑄造生產(chǎn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)在消失模鑄造中，產(chǎn)品鑄造后從白模到黑模的線收縮量不同于普通砂型鑄造件［1]。鑄造后的產(chǎn)品出現(xiàn)整體尺寸收縮問題，而灰鐵產(chǎn)品的收縮問題較為明顯，給產(chǎn)品加工帶來很多不便，甚至影響到產(chǎn)品的后期裝配過程。

雖然在國標(biāo)中對鑄造產(chǎn)品的線性收縮比進(jìn)行一定要求，但即便按照國標(biāo)執(zhí)行，由于各鑄造廠實(shí)際的生產(chǎn)工藝存在差異化，仍導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)不同程度的線性收縮，使得鑄造后的產(chǎn)品不能符合原有的尺寸要求。

為消除生產(chǎn)灰鐵沖壓模具產(chǎn)品因?yàn)橄．a(chǎn)品鑄造導(dǎo)致的產(chǎn)品精度誤差，我司通過大量產(chǎn)品數(shù)據(jù)跟蹤，對消失模鑄造灰鐵沖壓模具產(chǎn)品線性收縮問題進(jìn)行了深入研究，最終實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品線性收縮問題的解決。

1　分析研究方法

結(jié)合資料分析及廠家咨詢，消失模鑄件的線收縮率主要從以下幾個方面考慮模具的線收縮率：選取模型制作完成到干燥后模型的線收縮率，澆注金屬液后，凝固冷卻的線收縮率。

1.1模型的線性收縮

消失模鑄造工藝中，模樣制造是一個非常重要的步驟。模樣制作選用的原材料稱為可發(fā)性樹脂珠粒，有EPS、EPMMA等多種，由于EPMMA價(jià)格昂貴，國內(nèi)一般在制作汽車沖壓模具模型時選用EPS板材制作原料。

由于模型制作完成后未達(dá)到最終的干燥狀態(tài)，內(nèi)部部分水分未徹底揮發(fā).我們在實(shí)際生產(chǎn)過程中抽取約25件不同結(jié)構(gòu)模具產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證（其中取出最高點(diǎn)及最低點(diǎn)），靜置并在60℃環(huán)境下烘干2小時，通過對選取基準(zhǔn)測量點(diǎn)的測量，我們得出以下圖表，見圖表1：

圖表1　白模線收縮數(shù)據(jù)曲線圖（白模經(jīng)烘干后與原始狀態(tài)收縮數(shù)據(jù)對比）

通過計(jì)算由EPS板材加工制作完成泡沫模型后的線性收縮率約為0.11%。

1.2鑄件的線性收縮

消失模鑄造過程中，需要經(jīng)過白模的噴涂處理，造型埋砂、熔解澆注、解模落沙、鑄件、修整等過程。在金屬熔解澆注后，金屬從澆注溫度冷卻到室溫要經(jīng)歷3個互相聯(lián)系的收縮階段1，從白模形成黑模整個過程呈現(xiàn)模型整體收縮現(xiàn)象，在實(shí)際測量過程中，我們以線收縮體現(xiàn)，通過對前期設(shè)定基準(zhǔn)測量點(diǎn)的跟蹤，我們得出以下圖表，見圖表2：

圖表2　鑄件線收縮數(shù)據(jù)曲線圖（烘干后白模與鑄件收縮數(shù)據(jù)對比）

通過計(jì)算由涂型后的白模到形成鑄件后的線性收縮率約為1.12%。

1.3結(jié)合前兩個過程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

判定灰鐵模具產(chǎn)品從泡沫模型到鑄件成品的線性收縮約為1.23%，我們選取25件產(chǎn)品作為實(shí)驗(yàn)樣本，對其長度及寬度方向上的尺寸變化進(jìn)行跟蹤，同時將制作模型時的縮水比由標(biāo)準(zhǔn)的1.10%，調(diào)整為1.12%，確定以下圖表，見圖表3：

圖表3　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證產(chǎn)品收縮數(shù)據(jù)圖

通過上表可以看出，在產(chǎn)品的長度及寬度方向，均有3個異常點(diǎn)，其中2個異常點(diǎn)為鑄件尺寸比實(shí)體尺寸大6mm，按照汽車沖壓模具的標(biāo)準(zhǔn)要求，在非加工面鑄件與實(shí)體尺寸的誤差為±（2-5）mm，此2點(diǎn)存在因測量手法及讀值等方面的誤差。另一點(diǎn)為鑄件尺寸比實(shí)體尺寸大8mm（模具產(chǎn)品總長≥4500mm），超出產(chǎn)品尺寸誤差范圍，而通過此次實(shí)驗(yàn)跟蹤驗(yàn)證，產(chǎn)品總體合格率達(dá)到96%。

2　結(jié)論

（1）鑄件收縮率是進(jìn)行消失模模具設(shè)計(jì)時需要考慮的重要工藝參數(shù)，各鑄造廠應(yīng)結(jié)合自身的生產(chǎn)工藝，材料的選取對合金的收縮及模型材料的收縮進(jìn)行研究，以確定符合自身工藝的收縮率，滿足產(chǎn)品鑄造后的尺寸要求。

（2）隨著模具產(chǎn)品精度的提高，只有不斷提高鑄件的精度及品質(zhì)才能滿足客戶需求，而國外高端模具廠對與鑄件的精度及品質(zhì)要求更加嚴(yán)格，只有在生產(chǎn)過程中不斷摸索研究，提高自身的產(chǎn)品質(zhì)量，才能使國內(nèi)鑄件走出國門，使中國從鑄造大國走向鑄造強(qiáng)國。

參考文獻(xiàn)：

［1]鄧宏遠(yuǎn).消失模及實(shí)型鑄造技術(shù)手冊［K].機(jī)械工業(yè)出版社.2013

［2]崔忠圻.金屬學(xué)與熱處理［M].機(jī)械工業(yè)出版社.2000