關(guān)于金屬型鑄造模具技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討

練天寶 呂金道

摘要：當(dāng)前鑄造模具業(yè)技術(shù)逐步發(fā)展與創(chuàng)新，人們也極為重視復(fù)雜的壓鑄模具，但是卻忽略了其他的鑄造模具。壓鑄無(wú)法生產(chǎn)高力學(xué)與大型的有色金屬鑄件，這類鑄件均由金屬鑄造生產(chǎn)的。壓鑄模具在鑄造過(guò)程中工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率較高，并且外觀質(zhì)量良好，具有較高的產(chǎn)品精度，在質(zhì)量形成過(guò)程中復(fù)雜程度較高，但是壓鑄模具在制造過(guò)程中卻無(wú)法制造出個(gè)體較大以及壁厚等各項(xiàng)鑄件。所以必須要對(duì)這類技術(shù)進(jìn)行不斷的探究和創(chuàng)新，才能夠進(jìn)一步推動(dòng)金屬型鑄造模具技術(shù)的有效發(fā)展。所以本文從以下幾方面探討金屬型鑄造模具技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，提出如何增強(qiáng)模具設(shè)計(jì)人員的知識(shí)水平以及制造工藝。

關(guān)鍵詞：金屬型鑄造模具，鑄造技術(shù)，模具生產(chǎn)

引言

在壓鑄模具之外的模具制造中，金屬型鑄造模具發(fā)展需求較高，制作工藝十分復(fù)雜，由于金屬型鑄造模具是有色金屬鑄造的。通過(guò)低壓與差壓進(jìn)行制造，金屬模具具有導(dǎo)熱性能高，能夠快速的冷凝成生產(chǎn)效率較高。所以基于技術(shù)角度來(lái)看，金屬型模具能夠?qū)δ＞邷囟冗M(jìn)行部位和時(shí)間的控制調(diào)節(jié)，能夠滿足模具高難度與高性能的相關(guān)要求。為了進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展，鑄造產(chǎn)品質(zhì)量要求也逐步升高，所以必須對(duì)金屬型鑄造模具的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行深入探討：

一、順序凝固精準(zhǔn)控溫技術(shù)

當(dāng)前現(xiàn)有的模具溫度控制技術(shù)主要是憑感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控溫的，通過(guò)吹一吹、捂一捂等方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，施工人員的操作水平與施工經(jīng)驗(yàn)在施工工藝中起著極為重要的作用，但是產(chǎn)品的穩(wěn)定性與質(zhì)量一致性、生產(chǎn)效率無(wú)法達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求。社會(huì)不同行業(yè)發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行深度推廣的前提下，信息技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)能夠有效，促進(jìn)金屬型模具制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，例如在金屬型模具部位設(shè)計(jì)過(guò)程中可以設(shè)置元件與溫度傳感器?；跈C(jī)械的控制下，能夠有效實(shí)現(xiàn)在不同時(shí)間與多個(gè)部位的精準(zhǔn)控制。通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)有助于滿足順序凝固，并且進(jìn)行有序補(bǔ)縮，進(jìn)一步控制晶粒定向生長(zhǎng)，從而達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，如金屬模具制造的力學(xué)性能與物理性能。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)選用了順序凝固精準(zhǔn)控溫技術(shù)，并且制造出京方向耐熱疲勞，并且符合受力方向，具有較強(qiáng)的耐腐蝕性與抗高溫性的鑄件，例如如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。

二、快速凝固技術(shù)

金屬型鑄造冷卻速率約在50k每秒之下，冷凝時(shí)間約為十幾秒至幾十秒，由于晶粒生長(zhǎng)粗大所以極容易出現(xiàn)偏析，對(duì)于性能較高的零件必須進(jìn)行熱處理，所以應(yīng)當(dāng)加快速度進(jìn)行模溫降低，但是降低模溫便會(huì)影響澆注，所以無(wú)法改變模具技術(shù)，是難以有效解決這些矛盾的。國(guó)外發(fā)明的模具及塑膠加熱系統(tǒng)，能夠?qū)⒛＞咴?5秒之內(nèi)加熱到300攝氏度，或者是冷卻降溫到20攝氏度。該項(xiàng)工序并不復(fù)雜，將該項(xiàng)技術(shù)方案應(yīng)用于金屬模具制造中，能夠有效降低模具的制造成本，并且省去了熱處理工序能夠達(dá)到相關(guān)的性能要求，所以模具材料必須要具有抗熱疲勞性。

三、復(fù)合材料鑄造技術(shù)

當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品性能逐步提高，鑄件力學(xué)性能要求也進(jìn)一步增加，金屬材料中可以增加短纖維與顆粒、晶須等各項(xiàng)非連續(xù)性增強(qiáng)材料以及其他的特殊成分，有助于增強(qiáng)金屬材料性能。在施工過(guò)程中，機(jī)械制造行業(yè)對(duì)于復(fù)合材料要求較高，需求量較大，制造行業(yè)要求在組織中根據(jù)相關(guān)的方式進(jìn)行排列，國(guó)外公司通過(guò)順序凝固生產(chǎn)出希望的分布方式排列的特殊性能相比較普通的單向組織材料性能有所不同，能夠在所需方向上具有高強(qiáng)疲勞性以及高強(qiáng)度和低裂紋敏感性等等，所以必須要需要順序凝固控制技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)能夠有效減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)一步降低加工余量，并且模具的使用壽命較長(zhǎng)，形成溫度較低，是最具發(fā)展前途的模具技術(shù)。所以必須要認(rèn)真探究復(fù)合材料鑄造技術(shù)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)企業(yè)所需要的擠壓鑄造模具以及金屬型模具。

四、半固態(tài)金屬鑄造技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)鑄造行業(yè)不斷發(fā)展，在發(fā)達(dá)國(guó)家半固態(tài)金屬鑄造技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了廣泛的工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，半固態(tài)金屬鑄造技術(shù)能夠在金屬凝固過(guò)程中進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌，相比較普通的鑄造而言更容易成型，形成的樹(shù)枝晶網(wǎng)絡(luò)骨架。通過(guò)攪拌能夠打散成分散的顆粒狀態(tài)，對(duì)于此類半固態(tài)金屬液進(jìn)行鑄造，是在鑄造過(guò)程中由于具有較強(qiáng)的流動(dòng)性，所以相比較固態(tài)鍛造而言，變形抗能力較小及容易制作成復(fù)雜的工件，所以具有鍛造優(yōu)良性能。此種鑄造方式摒棄了傳統(tǒng)的模具制造產(chǎn)生的氣孔與裂縮、收縮量大于晶粒粗大等各項(xiàng)缺點(diǎn)。由于模具壽命較長(zhǎng)，有助于改善生產(chǎn)條件，延長(zhǎng)模具的使用壽命，成型溫度較低，所以最具發(fā)展前途。

五、快速制造鑄造與鑄?？焖衮?yàn)證技術(shù)

根據(jù)當(dāng)前的金屬型模具制造情況來(lái)看，通常采用鑄鐵方式進(jìn)行機(jī)械加工，但是此種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且使用成本較高，所以可以選用蠕墨鑄鐵進(jìn)行鑄造，蠕墨鑄鐵具有較強(qiáng)的剛度以及抗拉強(qiáng)度相比較灰鑄鐵而言，具有75%的優(yōu)勢(shì)，并且是灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度兩倍之多。此外蠕墨鑄鐵相比較球墨鑄鐵而言，具有較強(qiáng)的導(dǎo)熱性，能夠進(jìn)行調(diào)溫控溫，同時(shí)導(dǎo)熱率較高，也會(huì)導(dǎo)致蠕墨鑄鐵模具的內(nèi)外溫度差逐步降低，通過(guò)溫度差減少能夠降低膨脹插，所以熱應(yīng)力也會(huì)逐步減少進(jìn)一步延長(zhǎng)模具的使用壽命。所以在模具制造之前必須要根據(jù)系數(shù)進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上制作模具，然后制作出陶瓷型，在此基礎(chǔ)上制作出蠕墨鑄鐵模具通過(guò)打磨與修整便可投入使用。例如應(yīng)用陶瓷模具制造，能夠降低制造成本，進(jìn)一步節(jié)省約40～%80%的成本，并且大大縮減了50%的制造周期。在同一次投入的情況下能夠進(jìn)行多套模具重復(fù)使用，如果生產(chǎn)批量較大，可以進(jìn)行模具同時(shí)鑄造，所以體現(xiàn)出該種方法的優(yōu)勢(shì)。由于模具在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的刮碰，屬于費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工序。由于金屬型復(fù)雜模具必須要經(jīng)過(guò)完全拆除，才能夠進(jìn)行花盆，必須進(jìn)行加熱處理，所以具有較強(qiáng)的人工技術(shù)依賴性。當(dāng)前國(guó)外選用了熱噴涂材料，摒棄傳統(tǒng)的手工噴涂具有較強(qiáng)的效果，并且涂料的使用壽命周期較長(zhǎng)，有助于提高生產(chǎn)效率并且提高注線表面質(zhì)量，切實(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

六、快速制造鑄件與鑄模驗(yàn)證技術(shù)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)與驗(yàn)證工作中必須要有鑄造零件，根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)行零件鑄造，通常有兩種方式，第1種方式便是應(yīng)用翻砂法進(jìn)行模型制造，第2種則是將整塊的配料進(jìn)行切削加工，此種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且浪費(fèi)成本較高，而第2種方式只可能獲得一個(gè)零件，但是零件的材料與組織可能會(huì)與未來(lái)制造的鑄件存在不相符問(wèn)題。但是應(yīng)用快速原型機(jī)能夠?qū)o(wú)法呈現(xiàn)的金屬零件制造成蠟制模型，然后在應(yīng)用熔模鑄造法進(jìn)行零件鑄造，此種方式周期較長(zhǎng)，但是并不是所有的快速原型機(jī)能夠進(jìn)行蠟型模具制造?？梢詰?yīng)用快速原型機(jī)進(jìn)行無(wú)砂砂型燒制，制造出多種樣品，但是此種方法是能夠進(jìn)行快速燒制的原型機(jī)數(shù)量較少，并且覆膜砂可能會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生較大的磨損。應(yīng)用快速原型機(jī)進(jìn)行發(fā)行和制造應(yīng)用，發(fā)行和制作出砂型，便能夠在較短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出多種鑄件，也可以進(jìn)行小批量的生產(chǎn)。應(yīng)用此類方式能夠驗(yàn)證捕捉系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理，根據(jù)當(dāng)前的模擬軟件，雖然能夠進(jìn)行澆注過(guò)程模擬，但是由于計(jì)算機(jī)操作模擬難免會(huì)存在問(wèn)題，所以問(wèn)題的準(zhǔn)確性仍然待加強(qiáng)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我們能夠看出，金屬模具制造過(guò)程中必須要加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究與創(chuàng)新，能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)與自動(dòng)化技術(shù)、控制技術(shù)有效融合，并且降低人為因素干擾。切實(shí)提高工藝的精準(zhǔn)率，進(jìn)一步確保生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品具有異質(zhì)性與高效性，能夠滿足不同行業(yè)對(duì)于鑄件的多元化要求，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)有效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]韓佳.金屬模具設(shè)計(jì)與加工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（06）：4.

[2]范麗麗.金屬模具技術(shù)發(fā)展探究[J].黑河學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，8（06）：217-218.

[3]馮志輝.金屬模具設(shè)計(jì)與加工中的關(guān)鍵技術(shù)[J].科技與企業(yè)，2015（16）：184+187.

[4]狄遠(yuǎn)德，徐家連.金屬模具設(shè)計(jì)與加工中的關(guān)鍵技術(shù)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34（01）：115-118

（作者單位：寧波強(qiáng)盛機(jī)械模具有限公司）