基于單片機(jī)控制的減速器箱蓋消失模鑄造熱變形控制研究

王惠

摘 要：熱變形是減速器箱蓋消失模鑄造工藝中的關(guān)鍵因素。借助單片機(jī)控制減速器箱蓋消失模鑄造的熱變形，往往能夠取得較好效果，進(jìn)一步提高減速器箱蓋的鑄造質(zhì)量?；诖?，文章通過(guò)闡述消失模鑄造和消失模鑄造減速器箱蓋，分析減速器箱蓋消失模鑄造熱變形產(chǎn)生的影響，同時(shí)提出基于單片機(jī)控制減速器箱蓋消失模鑄造熱變形的措施，為組織開(kāi)展減速器箱蓋鑄造工作提供參考。

關(guān)鍵詞：消失模鑄造 減速器箱蓋 單片機(jī)控制器

中圖分類號(hào)：TG249.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（c）-0093-02

1 消失模鑄造

在鑄造技術(shù)中，消失模鑄造作為一種新型的鑄造工藝，憑借自身鑄造精度高的優(yōu)勢(shì)，在鑄造領(lǐng)域得到廣泛使用。這種鑄造方式是按照實(shí)際零部件的結(jié)構(gòu)和尺寸，采用泡沫塑料制作相應(yīng)的實(shí)型模型，同時(shí)在實(shí)型模樣上涂抹耐火粘結(jié)涂料，經(jīng)過(guò)烘干、干砂造型、震動(dòng)處理后，然后澆筑金屬液，在澆筑金屬液的過(guò)程中，實(shí)型模型受熱氣化消失，進(jìn)一步得到與實(shí)型模型形狀一樣的金屬鑄件。與其他鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造有著自身的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為以下幾方面。

1.1 鑄件質(zhì)量高、尺寸準(zhǔn)確

利用消失模鑄造方式進(jìn)行鑄件時(shí)，由于不會(huì)存在下芯、合箱、修型、起模、分箱等環(huán)節(jié)，所以鑄件尺寸不會(huì)發(fā)生偏差，進(jìn)而在一定程度上可以鑄造出高質(zhì)量的鑄件。

1.2 鑄造成本低

在組織開(kāi)展消失模鑄造工作時(shí)，由于只涉及材料、人工、清理、干砂處理等方面的費(fèi)用，所以相對(duì)于傳統(tǒng)的鑄造工藝來(lái)說(shuō)，鑄造成本明顯降低，一般只有傳統(tǒng)鑄造工藝的70%左右。

1.3 設(shè)備投資小，占地面積小

與傳統(tǒng)鑄造工藝相比，消失模鑄造方式不涉及干砂處理系統(tǒng)、制芯等環(huán)節(jié)，從而在一定程度上簡(jiǎn)化了制模設(shè)備、造型設(shè)備等，所以設(shè)備投資明顯降低，同時(shí)，占地面積也大大減少。

1.4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由

對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件來(lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)鑄造工藝相比，消失模鑄造模式可以通過(guò)分片制模然后進(jìn)行組裝，進(jìn)一步增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性。

1.5 節(jié)能環(huán)保

聚苯乙烯作為消失模鑄造中的原材料，在低溫下不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生任何危害，同時(shí)在澆筑金屬液的過(guò)程中，排出的有機(jī)物也比較少，并且排放時(shí)間短、地點(diǎn)集中，便于集中處理。另外，舊砂可以重復(fù)使用，可以說(shuō)，消失模鑄造真正實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)，符合當(dāng)前社會(huì)節(jié)能環(huán)保的需要，具有廣闊的市場(chǎng)空間。

2 消失模鑄造減速器箱蓋

在制造業(yè)中，減速器箱蓋的制造水平在一定程度上代表著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平，同時(shí)也代表著一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)的發(fā)展水平。這是因?yàn)?，汽車減速器箱蓋結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，難以一次成型，這一問(wèn)題可以通過(guò)消失模鑄造（產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由、分片處理）來(lái)解決。在發(fā)展汽車工業(yè)的過(guò)程中，為了降低汽車整體重量，一般采用鋁合金材料，來(lái)推動(dòng)汽車工業(yè)的發(fā)展。世界上一些著名汽車生產(chǎn)商，例如寶馬、通用等，紛紛采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)鋁合金減速器箱蓋，來(lái)提高整車的綜合性能。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活水平的提高，人們?cè)诠?jié)能、環(huán)保方面對(duì)汽車提出新的要求，在這種情況下，汽車生產(chǎn)商需要在能源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)等方面制定更高、更嚴(yán)格的規(guī)范。在工作原理方面，消失模鑄造工藝按照與所需鑄件形狀完全相同的泡沫塑料模，通過(guò)向泡沫塑料模內(nèi)注入金屬液，在不取出泡沫模樣的前提下完成實(shí)體鑄型（泡沫塑料模在高溫金屬液的作用下氣化）。在20世紀(jì)80年代，美國(guó)就是采用消失模鑄造工藝生產(chǎn)汽車減速器箱蓋，來(lái)提升汽車工業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 減速器箱蓋消失模鑄造熱變形產(chǎn)生的影響

在組織開(kāi)展消失模鑄造工作時(shí)，需要通過(guò)人工的方式將金屬液澆筑到泡沫塑料模內(nèi)，在這一過(guò)程中泡沫塑料模型容易發(fā)生熱變形，進(jìn)而產(chǎn)生一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)為以下方面。

（1）泡沫模型的壁厚問(wèn)題。在技術(shù)要求方面，減速器箱蓋的壁厚允許存在一定的公差，對(duì)于消失模鑄造工藝來(lái)說(shuō)，最好將該公差設(shè)定為壁厚的上限，不能一味地減輕減速器的重量，要側(cè)重整體效果。尤其是減速器箱蓋的某些部位，當(dāng)壁厚小于5 mm時(shí)，容易導(dǎo)致漏水問(wèn)題。造成這種現(xiàn)象的原因，主要是在向泡沫模型澆筑金屬液時(shí)，金屬液中的珠粒預(yù)發(fā)環(huán)節(jié)不到位，導(dǎo)致模片熱變形發(fā)生松動(dòng)，進(jìn)而在一定程度上導(dǎo)致涂料內(nèi)滲，使得減速器箱蓋出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。

（2）澆道發(fā)生變形，使得金屬液難以充滿澆道。在澆筑金屬液的過(guò)程中，如果澆道不滿，由于涂料層自身的強(qiáng)度有限，在這種情況下，型砂容易發(fā)生塌陷，進(jìn)而在一定程度上影響減速器箱蓋的澆筑質(zhì)量。在澆筑過(guò)程中，為了提高減速器箱蓋的澆筑精度，通常情況下，各組元的比例為：∑F內(nèi)∶∑F橫∶∑F直∶=1∶1.2∶1.4。

（3）空腔。在使用消失模鑄造工藝澆筑減速器箱蓋時(shí)，由于消失模采用負(fù)壓封閉式，并且需要封閉澆口杯以下部位。當(dāng)金屬液進(jìn)入泡沫模型后，泡沫模型開(kāi)始燃燒氣化消失，在氣化過(guò)程中，泡沫模型會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的空腔，進(jìn)而導(dǎo)致減速器箱蓋內(nèi)部出現(xiàn)空腔，進(jìn)一步影響減速器箱蓋的澆筑質(zhì)量，甚至造成減速器箱蓋的報(bào)廢。

4 單片機(jī)控制減速器箱蓋消失模鑄造熱變形

在利用消失模鑄造工藝生產(chǎn)減速器箱蓋的過(guò)程中，難以通過(guò)人工調(diào)節(jié)的方式對(duì)熱變形進(jìn)行控制，進(jìn)而也就不能對(duì)壁厚、澆道、空腔等問(wèn)題給予解決，在這種情況下，用單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)對(duì)減速器箱蓋消失模鑄造熱變形進(jìn)行控制，往往能夠取得較好效果，這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)減速器箱蓋消失模鑄造熱變形進(jìn)行控制，可以有效提高減速器箱蓋的鑄造精度。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于單片機(jī)控制系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，并且操作方便，抗干擾能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)鑄造車間惡劣的環(huán)境條件，同時(shí)能滿足消失模鑄造中不同鑄件的需要，特別是對(duì)減速器箱蓋等復(fù)雜鑄件，可以明顯提高鑄件質(zhì)量和鑄件精度，無(wú)論是鑄造產(chǎn)品的成品率，還是質(zhì)量都有明顯提高。因此，在減速器箱蓋消失模鑄造熱變形控制中，單片機(jī)有著廣闊的發(fā)展空間。

另外，在利用單片機(jī)控制減速器箱蓋消失模鑄造熱變形的過(guò)程中，為了提高鑄件的澆筑質(zhì)量，可以設(shè)置不同的工藝方案，從中選擇合理的澆筑溫度，如表1所示。

參考文獻(xiàn)

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