鑄造用紙質(zhì)澆道管的研制與應(yīng)用

■ 張新平，張紅潮，袁東洲

現(xiàn)代裝備制造業(yè)的發(fā)展，將促使鑄造新技術(shù)與新材料的發(fā)展。對鑄件的需求量會越來越大，技術(shù)要求也越來越高，并向著薄壁、復(fù)雜、大型、整體的方向發(fā)展。在工業(yè)現(xiàn)代化鑄造技術(shù)和工藝中，金屬液的澆注過程對鑄件質(zhì)量影響非常大，尤其是較為復(fù)雜的大型整體薄壁鑄件，采用優(yōu)良的澆道產(chǎn)品是保證鑄件表面質(zhì)量、內(nèi)部質(zhì)量及鑄件尺寸精度等技術(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵。

十多年來，我公司專業(yè)生產(chǎn)鑄造用陶瓷澆道管、纖維復(fù)合型保溫冒口套、自發(fā)熱保溫冒口套，擁有成套的檢測設(shè)施，產(chǎn)品穩(wěn)定。企業(yè)擁有25項(xiàng)國家專利，生產(chǎn)技術(shù)和研發(fā)能力在行業(yè)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。鑄造用紙質(zhì)澆道管產(chǎn)品是公司專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)和西安交通大學(xué)等科研院所專家通力合作經(jīng)4年的反復(fù)實(shí)踐研發(fā)而成，我公司的鑄造用紙質(zhì)澆道管在國內(nèi)屬首創(chuàng)，它將是鑄造用澆道管的一場革命。在鑄造行業(yè)特別是消失模鑄造的應(yīng)用優(yōu)勢顯著，前景遠(yuǎn)大。

圖1 紙質(zhì)澆道系統(tǒng)

圖2

1. 紙質(zhì)澆道管

紙質(zhì)澆道管是以有機(jī)纖維和耐火材料等為原料制作而成。成形工藝采用先進(jìn)的專業(yè)制成設(shè)備。綠色、環(huán)保、節(jié)能的紙質(zhì)澆道管具有新材料特性，我公司經(jīng)過不懈努力完成研制并進(jìn)入批量生產(chǎn)，使用的效果證實(shí)完全可以與國外的同類產(chǎn)品媲美。研發(fā)目標(biāo)是為了取代傳統(tǒng)的砂型澆口杯和泡沫塑料澆道組成的澆注系統(tǒng)(見圖1、圖2)。紙質(zhì)澆道管安裝使用極為靈活方便，能有效降低消失模鑄造因澆注系統(tǒng)而產(chǎn)生的黑點(diǎn)和白點(diǎn)缺陷的概率，從而提升鑄件的品質(zhì)和成品率。

2. 使用紙質(zhì)澆道管的優(yōu)勢

紙質(zhì)澆道管用于消失模鑄造（實(shí)型鑄造），可通過其澆注鐵液、銅液和鋁液到消失模鑄型內(nèi)。薄壁和平滑的澆注口（紙質(zhì)澆道管）使得澆注后澆注系統(tǒng)的金屬殘留量降到最低，并可減少澆注時(shí)產(chǎn)生紊流的概率，節(jié)省澆注時(shí)間，保證澆注質(zhì)量。同時(shí)，由于其良好的保溫效果，可有效地減少進(jìn)入鑄型的金屬液熱損失，保證金屬液有足夠的流動(dòng)性，防止在澆注過程中過早結(jié)殼等現(xiàn)象的發(fā)生。紙質(zhì)澆道管產(chǎn)品尺寸精確，易于與泡沫橫澆道或內(nèi)澆道連結(jié)，安裝使用方便；強(qiáng)度高、耐高溫、抗沖刷能力強(qiáng)；可減少澆注時(shí)“反噴”發(fā)生率，杜絕掉砂，可消除鑄件黑點(diǎn)，防止夾砂等缺陷（見圖3、圖4）。

（1）保持澆注溫度 消失模鑄造直澆道一般采用泡沫塑料白模制作，其泡沫塑料熱熔、裂解、汽化消耗大量熱量，使進(jìn)入鑄型的金屬液熱損失大大提高，從而降低了金屬液注入鑄型的溫度。為了滿足整個(gè)澆注過程對金屬液的要求，一味采用過高的澆注溫度不但影響鑄件的基本性能，同時(shí)帶來工藝上的麻煩，如需提高涂料的耐火度等。采用紙質(zhì)澆道管，因其保溫隔熱性能好，減少了金屬液流股向干砂傳熱的熱損耗，相對地提高或保持了澆注溫度，使金屬液充型快速、平穩(wěn)。

（2）避免反噴 除了大型鑄件外，對組串、組模的中型鑄件，經(jīng)直澆道的金屬液較多，也就是白模的量較多，即直徑（截面積）較大，砂箱較高（直澆道較長），白模的材料經(jīng)常用EPS、STMMA(EPMMA)，尤其是后者在一定溫度區(qū)間發(fā)氣量大，往往引發(fā)反噴，造成澆注操作工被燒傷事故。采用紙質(zhì)澆道管，澆注初始沒有了白模，可以消除反噴，避免帶來的噴液等問題（見圖5）。

（3）堵絕掉砂 采用紙質(zhì)澆道管，澆口杯及直澆道與橫澆道連接處沒有白模，空心紙質(zhì)澆道管的耐火度高，因此不會引發(fā)掉砂、落砂、沖砂而出現(xiàn)干砂掉入鑄件現(xiàn)象，可完全避免此類情況，提高了鑄件的內(nèi)在質(zhì)量。

（4）可消除鑄件黑點(diǎn) 紙質(zhì)澆道管能達(dá)到較好的保溫絕熱，相對提高進(jìn)入鑄型的金屬液溫度，同時(shí)泡沫塑料量的減少（紙質(zhì)澆道管取代了白模直澆道），使得有足夠的熱量將EPS或EPMMA熱解、汽化，尤其是EPS液化量大幅減低，有充分熱量裂解、汽化而逸出涂料層外，避免了剩余的碳化物殘留在鑄件內(nèi)形成“黑點(diǎn)”，減少和避免積炭、皺皮缺陷的形成。

（5）防止夾砂 紙質(zhì)澆道管沒有白模，可以避免直澆道引發(fā)落砂、沖砂而導(dǎo)致鑄件夾砂。如果再在直澆道下端嵌入耐火過濾網(wǎng)，可將金屬液澆入澆口杯直澆道后的渣（雜質(zhì)）堵在鑄型之外，從而防止產(chǎn)生夾砂、夾雜缺陷。

圖3

圖4

圖5

3. 結(jié)語

紙質(zhì)澆道管具有尺寸精確，強(qiáng)度高，耐高溫，抗沖刷能力強(qiáng)，保溫效果好，以及安裝使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)的常規(guī)尺寸齊全，還可根據(jù)鑄件生產(chǎn)企業(yè)需求“量身定制”進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，使鑄造工廠市場競爭力明顯提高，應(yīng)用前景廣闊。