精密鑄造技術(shù)在工業(yè)設(shè)備制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

蒲云濤

（平度市應(yīng)急管理局，山東 平度 266700）

引言

從20 世紀(jì)90 年代開始，我國的鑄造技術(shù)開始進(jìn)入快速發(fā)展階段，國內(nèi)相關(guān)學(xué)者在此領(lǐng)域取得了一系列研究成果，大大促進(jìn)了我國鑄造技術(shù)的發(fā)展，但總體而言，由于多方面因素的影響，鑄造技術(shù)的研究成果多停留在理論研究層面，在將理論成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力方面存在不足。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，國家對鑄造領(lǐng)域的研發(fā)加大了支持力度，加上計算機(jī)技術(shù)及自動控制技術(shù)在鑄造技術(shù)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用，使得我國鑄造技術(shù)的智能化程度越來越高，精密鑄造技術(shù)應(yīng)運而生。與此同時，相關(guān)學(xué)者在此方面展開了一系列的研究，并取得了大量的研究成果。劉洋[1]對SLA 快速成型精密鑄造技術(shù)進(jìn)行了研究，從直接熔模精密鑄造、間接模具制造精密鑄造及直接模具制造精密鑄造等三個方面對精密鑄造快速成型工藝流程、工藝特點及存在問題進(jìn)行了分析，研究內(nèi)容對于傳統(tǒng)工藝流程的升級改造具有積極的推動意義。王華僑[2]對鋁合金異型艙殼精密鑄造成型技術(shù)進(jìn)行了研究，介紹鑄件成型的特點及其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，對總體的精密鑄造工藝流程進(jìn)行了介紹，并從艙殼精密鑄造成型難點、整體鑄造潛在問題、異型艙殼鑄造質(zhì)量控制措施及鑄造方案的階段控制等幾個方面分析了鑄造成型的工藝難點，并研究了核心關(guān)鍵技術(shù)的解決方案。賀東溥等[3]對在線監(jiān)測技術(shù)及智能修正系統(tǒng)在精密鑄造領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，詳細(xì)分析了典型精密鑄造結(jié)構(gòu)的工藝方法，并對工藝加工流程進(jìn)行了試驗驗證，試驗結(jié)果表明鑄件的加工精度大大提高，加工效率也大幅提升。本文在此基礎(chǔ)上，也對精密鑄造工藝技術(shù)在工藝設(shè)備制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

1 鑄造技術(shù)發(fā)展歷程

1.1 傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)

鑄造工藝從古代就開始得到應(yīng)用，我國最早的鑄造工藝可以追溯到大概6 000 年以前。工業(yè)革命后，工業(yè)技術(shù)水平取得了突破性的發(fā)展。鑄件質(zhì)量在一定程度上直接影響著整個產(chǎn)品的質(zhì)量，從這個意義上講，鑄造在整個制造業(yè)行業(yè)占有非常重要的地位。從19 世紀(jì)末至20 世紀(jì)初，鑄造工藝取得了巨大的發(fā)展和突破，低壓鑄造工藝、連續(xù)鑄造工藝、陶瓷鑄造工藝等先進(jìn)鑄造技術(shù)應(yīng)運而生。傳統(tǒng)的鑄造工藝，主要是指將一定性能的原砂作為主要造型材料，并將原砂進(jìn)行鑄造的工藝方法。傳統(tǒng)的鑄造流程為鑄造工藝—激冷系統(tǒng)—鑄造系統(tǒng)—出氣孔—補(bǔ)縮系統(tǒng)—特種鑄造工藝。鑄造工藝的設(shè)計過程主要包括鑄件工藝流程圖的相關(guān)設(shè)計、鑄件圖的相關(guān)設(shè)計、鑄件裝配圖的相關(guān)設(shè)計以及工藝卡的制作流程等內(nèi)容。

1.2 精密鑄造技術(shù)

隨著現(xiàn)代化工業(yè)設(shè)備對鑄件精度的要求越來越高，精密鑄造技術(shù)應(yīng)運而生。精密鑄造是為了獲得精準(zhǔn)尺寸鑄件工藝的總稱。和傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，通過精密鑄造技術(shù)而獲得的鑄件尺寸更加精確，鑄件大的表面光潔度更好。精密鑄造主要包括金屬型精密鑄造、熔模精密鑄造、壓力精密鑄造、陶瓷型精密鑄造、消失模精密鑄造。精密鑄造技術(shù)通常又稱為失蠟鑄造，精密鑄造的產(chǎn)品精密、形狀復(fù)雜、其鑄件接近于零件最后形狀，一般情況下可不經(jīng)過加工或者對其進(jìn)行很少加工就能直接使用，可見精密鑄造工藝是一種非常先進(jìn)的鑄造工藝。

2 精密鑄造技術(shù)的應(yīng)用

2.1 水玻璃型殼精密鑄造工藝

近些年來，在水玻璃型殼的制造過程中使用人造石墨砂已經(jīng)成為一種新興技術(shù)，通常在水玻璃型殼的涂料配置中就使用人造石墨砂，通過調(diào)整石墨砂的數(shù)目對水玻璃的整體狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常使用的人造石墨砂的數(shù)目為270 目，根據(jù)水玻璃型殼正面和背面對涂料特性要求的不同，對水玻璃的原液模數(shù)進(jìn)行調(diào)整。通常水玻璃型殼的背面所需的原液模數(shù)要高壓其正面所需模數(shù)，在其涂料配置完成后使用L型攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。涂料的使用可以使得蠟?zāi)こ浞纸胪苛现?，在蠟?zāi)１蝗〕鰜砗笫褂门殴P涂刷涂料，保證面層涂料的均勻性。根據(jù)水玻璃型殼的尺寸參數(shù)及其后續(xù)的鑄造過程確定涂料的涂抹層數(shù)，同時隨著層數(shù)的增加，需要完善蠟?zāi)Ｏ鄳?yīng)的固定措施。在完成所有涂掛工藝后，需要對水玻璃型殼表面的石墨砂進(jìn)行相應(yīng)的清理工作，并且在此過程中必須保證澆口處長期處于光滑狀態(tài)。人造石墨砂在水玻璃型殼上的運用，可以實現(xiàn)對其精密鑄造的目的，大幅提升型殼質(zhì)量和外觀。

2.2 異型艙殼精密鑄造工藝

對于異型艙殼而言，其成型后內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要滿足相關(guān)質(zhì)量、強(qiáng)度、精度等設(shè)計指標(biāo)要求，異型艙殼的成型的主要工藝流程一般包括鑄造、熱處理、加工、誤差檢測及相關(guān)裝配工作等。某異型艙殼采用骨架和蒙皮的整體鑄造結(jié)構(gòu)，由于其殼體存在外形尺寸相對較大、殼體結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜、殼體壁厚差異相對較大等特點，需要嚴(yán)格控制其鑄造過程和嚴(yán)格把控鑄造工藝流程。該異型艙殼采用大型薄壁鋁合金網(wǎng)格筋，通過采用精密鑄造工藝，能夠解決鑄件變形的問題，在很大程度上提高了鑄件的尺寸精度，減少了鑄件中氣孔和夾雜的存在。異型艙殼整體鑄造，可有效提高鑄件內(nèi)部質(zhì)量及材料性能水平，在很大程度上可保證異型艙殼的整體性能和鑄件的尺寸精度，滿足精密異型艙殼鑄造的工藝要求。

2.3 三通件精密鑄造工藝

三通件是熔模鑄造的不銹鋼鑄件，在三通件的鑄造過程中不允許出現(xiàn)縮松及縮孔等缺陷。要避免鑄件出現(xiàn)縮松，就需避免鑄件存在熱節(jié)，因為在存在熱節(jié)的情況下，如果冒口被直接放置在三通件鑄件的幾何熱節(jié)上面，不利于鑄件進(jìn)行散熱，從而會導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)縮松的現(xiàn)象。為了消除三通件上的冒口缺陷，需要對其進(jìn)行補(bǔ)縮處理，即采用均衡凝固技術(shù)，可以有效改善鑄件上面的這一缺陷。通過對改進(jìn)后鑄件模型進(jìn)行計算模擬，結(jié)果顯示鑄件上的縮松缺陷消失，滿足三通件的精密鑄造工藝的要求。

3 結(jié)論

1）從傳統(tǒng)鑄造技術(shù)和精密鑄造技術(shù)兩個方面分析了鑄造技術(shù)的發(fā)展歷程，認(rèn)為精密鑄造技術(shù)在傳統(tǒng)鑄造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，已經(jīng)成為了一種先進(jìn)的鑄造技術(shù)。

2）從水玻璃型殼精密鑄造工藝、異型艙殼精密鑄造工藝、三通件精密鑄造工藝三個方面對精密鑄造技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，指出了精密鑄造技術(shù)在工業(yè)設(shè)備制造中的應(yīng)用可以大大提高工業(yè)設(shè)備的性能。