消失模铸造制模设备国内外现状及展望

  消失模铸造制模设备国内外现状及展望 专题论述 —消失模铸造制模设备国内外现状及展望 中国铸造装备与技术 消失模铸造制模设备国内外现状及展望 妙 清华大学 陈尧剑 黄天佑 康进武 胡永沂 摘要 文章介绍 了国内外消失模铸造制模设备及应用 的现状 , 并对消失模设备及应用 的前景进行 了分析 。 主题词 消失模铸造 制模设备 现状 展望 前言 使用干砂 的消失模铸造法是 在 年首次进行描述的 , 并 由 于 年 申请了专 利 。 但是直到 年该专利期满 , 此项工艺的用户不再 需要从 取得生产许可证后 , 消失 模铸造才得到了加快速度进行发展 。 ...

  专题论述 —消失模铸造制模设备国内外现状及展望 中国铸造装备与技术 消失模铸造制模设备国内外现状及展望 妙 清华大学 陈尧剑 黄天佑 康进武 胡永沂 摘要 文章介绍 了国内外消失模铸造制模设备及应用 的现状 , 并对消失模设备及应用 的前景进行 了分析 。 主题词 消失模铸造 制模设备 现状 展望 前言 使用干砂 的消失模铸造法是 在 年首次进行描述的 , 并 由 于 年 申请了专 利 。 但是直到 年该专利期满 , 此项工艺的用户不再 需要从 取得生产许可证后 , 消失 模铸造才得到了加快速度进行发展 。 与此同时 , 国内外消失模铸造 设备 自上世纪 年代以来也获得 了长足发展 , 逐渐由分 立的消失模铸造设备向自动化生产线发展 , 自动化程度 也慢慢变得高 , 并具有一定 的柔性能适应市场的变化 。 原料 加水 抽真空 二二一一 ⋯⋯ ‘ 一 一 一御御卜卜 ” , ’ 公公 、 双层壁加热膨胀室 搅拌叶片 消失模铸造制模主要设备 消失模铸造制模的主要关键设备包括 预发泡机 、 制 模成型机 、胶合粘接机 。 预发泡机 预发泡机按照加热方式不 同可 以分为直热式和间接 加热式两种 。 直热式预发泡机 图 是将蒸汽直接通人 预发缸内 , 非间接接触珠粒加热使 其发泡 。直接加热式预发泡机的 操作相当简单 。发泡室预热完毕 后加入一定量的珠粒 , 通过蒸汽 使其发泡至预定的体积 。这样可 以准确控制密度 。但 由于这种方 法没有真空的辅助作用 , 难 以获 得低的密度 。 间接加热式预发泡 机 图 为夹层结构 , 这种预发 泡机用夹层介质间接加热预发 缸的壁 , 并且给预发缸抽真空而 使珠粒发泡 , 夹层的加热介质可 以是蒸汽 、机油或者电加热 。 由 于真空的作用 , 可 以获得较低密 图 间接加热式预发泡机原理图 接加热式预发泡机难 以实现对密度的准确控制 。 而密度 又是消失模铸造工艺的关键 , 为维持珠粒密度的一致 性 , 需要熟练的操作者或者 自动控制设备来进行调节 。 预发泡机除了对操作时间的控制要求以外 , 还取决 于 以下工艺参数 蒸汽压力 、预发泡室的温度 、每批喂人 的发泡原材料量 、 预发泡的发泡材料种类等 。 我 国目前的预发泡机有吉林创新消失模铸造设备厂 的 一 , 福建福清跃龙机械厂 的 , 杭州富阳江 南轻工包装机械厂 的 一 一 、 一 一 型预发泡 机 见 图 和锡南铸造机械有 限公 司 的 一 一 、 图 直接加热式预发 泡机原理图 发泡珠 粒人 口 电机 光 电管 卸 料 阀 门 蒸汽 口 和卸料 口 度的珠粒 。 由于对原珠粒发泡的控制是间接的 , 发泡是通 过时间和蒸汽压力而不是最终体积来控制 , 因此使用间 收稿 日期 一 一 图 直接加热式预发泡机实例图 专题论述 消失模铸造制模设备国 内外现状及展望 中国铸造装备与技术 一 一 预发泡机 。 国内预发泡机和 国外预发泡机的 最大不同之处在于控制部分 , 国外预发泡机一般都实现 了 自 动控制 、 自动定量加料 , 发泡倍率温度 、压力和时间预先 设定 、程序控制 。 发泡成型机 发泡成型机按分模方法可 以分为立式和卧式 图 两种成型机 。立式成型机属于水平分模 , 水平分模的优点 是模具安装简单 , 抽芯机构工作顺利 缺点是出模时容易 胶和冷胶两种 , 热胶粘接机 图 一般是通过沾满热胶 的仿形胶板给模片上胶 。 缺点是需要随着产品的更换而 鹭鹭鹭 图 卧式成型机 破损 , 下边的气室排水不顺畅 , 影响蒸汽加热 的效果 。 卧 式成型机属于垂直分模 , 这种成型机排水顺畅 , 加热均 匀 , 但是模具安装 很难 , 抽芯机构复杂 。 在消失模铸 造过程中 , 制模是一个至关重要的过程 。 这是 因为一旦模 样在这一阶段制作出来以后 , 其质量状况是不可能在后 续环节 中予 以调整的 , 因此就需要对所采用 的制模成型 机及其相关配套设备的性能和质量提出较高的要求 。 模 具是成型机中的核心部件 , 一套好的模具在一台不太理 想的制模机上仍然能够生产 出高质量的模样 而不管成 型机多么好 , 粗糙的模具只能制出质量低劣的模样 。 当 然 , 在好的成型机上使用好的模具才会获得最佳的质量 和重现性 。 在评价成型机时 , 工艺参数中最重要的是整体可靠 性 、便于维修 、安装模具的空间 、模具的组合运动状况 。 目前 , 我国消失模铸造厂大多采用包装行业的发泡 成型机 , 一般为四立柱立式 。 国内使用较多的还有打料枪 和蒸缸 , 由于是手工操作 , 没有工艺参数 蒸汽压力 、 温 度 、模具的温度等 的测量和信号采集系统 , 更谈不上对工 艺参数的优化 。我国目前还没有卧式的发泡成型机 。 国外 、 公司均生产卧式发泡成 型机 图 , 美 国 公司生产的是立式成型机 。 胶合粘接机 当铸件形状 很复杂时 , 一般把塑料模样分层制出 , 然后再用胶把各层模片粘结成一个整体模样 。 常用 的有 三种粘结方法 ①手工直接粘结 , 适用 于批量小 、模样 刚 度较大的场合 ②胎模手工粘结 , 适用 于批量小 , 模样容 易变形的场合 ③粘结机粘结 , 适用于批量大 、 模样容易 变形的场合 。 由于消失模粘接胶的发气量是塑料模样 的 三倍 , 必须严控粘接胶的用量 。 胶合粘接机主要有热 图 热胶粘结机 更换胶板 , 一般适用于粘结面形状最简单的模片 。 冷胶 粘接机 图 一般是通过数控装置控制 出胶 口 使其沿着 模片粘合面运动而上胶 , 可 以对任意形状的粘结面上胶 。 这 种粘接机在更换产 品的时候只需要 更改控制程序 即 可 。 热胶的主要优点是能迅速达到粘结强度 , 但是使用过 程 中需要一直加热 。 冷胶的优点是使用起来更便捷 , 缺点是 粘结后达到粘结强度的时间长 , 模样容易变形 。 一 图 冷胶粘结机 国内外消失模铸造设备现状 国外部分 国外著名的消失模设备生产厂商有意大利 公 司 , 德 国 公司 、 公 司 、 公司 , 美 国 公司 。 公 司是 一家大型综合工业集 团公 司 , 自从 年 公司开始从事消失模工艺化应用及相关 工艺技术 的大规模研究开发 以来 , 公司已 向美 国 通用汽车公司 铸造厂 、 意大利菲亚特集团 记 公 司 铸铝厂 和 铸铁厂 、 德 国大众公 司 、 韩国金星公司釜山铸造厂及中国长沙精密铸造公司 等众多用户更好的提供了消失模铸造生产线装备及模具 。 公 司制造 的设备主要有 模样成型机 、模样组装机 、粘合 机 、 模样束热合装配机 、 模样浸涂机和消失模铸造生产 专题论述 —消失模铸造制模设备国内外现状及展望 中国铸造装备与技术 线仪 , 。 美 国 也是一家世界性 的消失模铸造设备生 产厂家 。 公司的 口 号是提供一个真正 的 “ 单一来 源 ”的消失模

  , 即用户不需转向第二家公司即可获得 开工以前的所有设备和服务 。 公司可以提供消失 模生产线 、模具 、 泡 沫塑料 、 涂料等等 , 还有一个 独立 的设备厂房 , 专门提供模具 、泡沫塑料 、铸造 以及其 他消失模铸造过程所有阶段的培训 。 德 国 公司不仅是消失模设备生产厂商 , 同时 也是一个铸造厂 。 该公司从 世纪 年代开始研制消 失模铸造工艺及设备 , 年成功地 向奥地利 出 口 了成 套设备 , 目前该公司可提供的主要设备有 预发泡系 一 统 间断式或连续式 、 预发泡珠粒干燥机 、 模样成型 机 、模样 自动取放装置 、装料系统 、 电热丝割板机 、外形数 控切割机 、 余料碾碎机 。 国内部分 我 国的消失模铸造设备主要是 由铸造设备厂提供 的 , 他们借鉴国外消失模铸造设备和 国内传统铸造设备 的生产经验 , 同时根据 中国的国情 , 开发成功 了符合中国 国情的消失模铸造成套设备 。 在制模方面 , 有直接蒸汽式 预发泡机 、蒸缸式和丝杠式发泡成型机 。 自 世纪 年代以来 , 我国消失模铸造设备和 工艺发展迅速 , 先后有北京通县宋庄铸造厂 、无锡永鑫铸 造厂 、一汽 、湖北汉江等建成 自己 的消失模生产线 , 至今 总共 多家消失模铸造厂 。 消失模铸造厂家的制模生 产设备和使用情况大致可 以分为 以下三类 关键设备是采用国外进 口设备 。 安徽合力股份有限 公司下属的合肥铸锻厂采用 的是 的预发泡机 、发 泡成型机和 的粘接机 , 主要生产一些变速箱体 、 轮毅等灰 口铸铁及球墨铸铁产品 。 部分采用国外进 口设备 。 如赤峰富龙和北京首钢 顺利德铸造有限公司 , 这样的企业一般是预发泡机采用 一 进 口设备 , 而成型机采用国产的设备 。 赤峰富龙使用的是 的直接蒸汽式预发泡机 , 顺利德使用 的是美 国 的真空干式预发泡机 发泡成型机采 用的都是国产的蒸缸式和单双丝杠成型机 。 赤峰富龙还 有从美国 进 口 的发泡成型机和一具模具 , 用于生 产排气管铸件 。 完全采用国产设备 。 如北京 昌平机车车辆厂 , 他 们采用的是福清跃龙机械厂的预发泡机 , 发泡成型机则 是他们购买图纸后请别的厂家或 自己生产的几台单丝杠 发泡成型机 。 国内消失模铸造设备同国外相 比 , 总体上来说有 一 ’ 如下差距 自动化程度不够 。 国外的消失模铸造设备大都 采用 控制 , 输送珠粒 、 取模等运送物料 的操作都是 自动完成 。 而国内的设备一般由继电器控制 , 运送物料等 大都手工完成 。 不能生产复杂的模样 。 这大多数表现在发泡成型机 和粘结机上 , 国外的成型机一般最多带十几个射料枪同 时射料 , 可以为相当复杂的模具型腔同时充料 。 对于更复 杂的形状 , 还可以分层制出模片 , 然后再用粘结机粘结成 完整的模样 。 而国内的成型机无论是蒸缸式还是单双丝 杠式 , 射料过程都是手工完成 , 一般只有两三个射料 口 , 但同时只有一个射料枪射料 。 一般适用于 最简单的模 样 , 而且没有配备相应的粘结机对模样进行组合 。 不能提供完整的解决方案 。 国外的一些消失模设 备公司 , 比如意大利的 、美 国的 以及 日本的 森川株式会社都可提供成套的消失模铸造设备 , 而美 国 公司实行的 “ 单一来源 ”的方案 , 更是可以给不 同的用户更好的提供相应的设备 、原料 、培训等 。 设备可靠性不如国外产品 。 通过对各消失模铸造 厂家的调查显示 , 国外引进的消失模铸造设备一般故障 率 比较低 , 而国产设备的故障率高 , 主要是电磁阀等易损 件的故障率高 。 消失模设备的发展的新趋势 单机 发展的新趋势是设备的 自动化 、智能化 、计算机控 制 , 以达到以下 目标 高 自动化 。 自动化的设备需要有各种相应的检测 传感控制元件 , 可以对生产的全部过程参数进行恒定的调节 , 提 高生产率和生产形状复杂的模样及铸件 。 高可靠性 。 提高设备的可靠性是一个系统工程 , 要设计 、 生产 、安装调试 、售后服务 、信息反馈每个方面 的统一 。 设计需要参照以前的产品 , 考虑产品的各个 环节 , 同时结合使用厂家反馈的信息进行 。设计环节是前 提 , 生产和安装调试 、售后服务等也是实现高度可靠性所 必须的 。 高柔性 。 生产的全部过程的柔性是消失模铸造的一大优 点 , 铸造产品会根据生产要经常更换 , 制模的主要设备 要适应生产要 , 能方便地更换模具和夹具 。 配套的模具设计制造 。模具设计制造是消失模铸 造 中很重要的一环 , 需要有专门智能化的消失模模具 设计软件 。要采用快速原型制造技术和 技术实现快 速 、高精度的制造模具 , 同时需要有相应的 软 件和加工中心这样的数控加工设施 。 系统 在单机实现 自动控制的基础上 , 进一步形成 消失模 。 跟着社会的发展和全球化市场的形成 , 对 产品的需求慢慢的变多样化 、 个性化 , 产品的种类越来越 多 , 批量越来越小 , 生产周期越来越短 。 整个铸造业面临 着激烈的市场之间的竞争和 日益严峻的挑战 。 是一种企业 工程技术 , 可以大幅度提升企业的市场竞争力 。 消失模 是消失模设备的发展的新趋势 , 是在现有 的消失模 自动生产线基础上 的重大发展 。 消失模 试验研究 —中铬铸钢的组织和性能研究 中国铸造装备与技术 中铬铸钢的组织和性能研究 清华大学机械工程系 李 强 陈 祥 李言祥 摘要 本文研 究了一 种 中铬铸钢在不 同热处理 工 艺条件下 的组 织及力学性能 。 这种 中铬铸钢的铸态显微组织为马 氏体 , 经过空淬和 回火处理之后得到 回火马 氏体 。 研 究表 明 , 经过空淬和 回火处理 的这种 中铬铸钢具备极高的硬度和 较好 的冲击韧性 , 因而 具有非常好 的耐冲击磨损性能 , 适合于对冲击韧性要求不是很高 , 但耐磨性要求比较高的场合 。 主题词 中铬铸钢 耐磨铸钢 一 一 , 一 山 易磨损铸件在矿 山 、冶金 、煤炭 、 电力 、 建材及机械等 行业被大范围的应用 , 特别是在磨料磨损工况条件下 , 易损件 的消耗更是惊人 。 据不完全统计 , 目前我 国各种易损件 的年消耗量在数百万吨 , 造成 了巨大的经济损失 。 在工业领域普遍的使用 的耐磨材料主要有高锰钢 、合 金 白 口铸铁 、 奥一贝球铁 以及 中 、 低碳合金马 氏体 钢等 。 高锰钢在强力挤压和冲击条件下表层产生强烈 的 加工硬化 , 耐磨性 良好 , 但在低冲击条件下高锰钢不能充 分发挥其加工硬化的特性 , 而且存在屈服强度低的致命 缺陷 , 其耐磨性差 、常规使用的寿命短 。 高铬铸铁具有 良好的耐 收稿 日期 一 一 磨性 , 但冲击韧性很差 。 奥一贝球铁受到世界各国的普遍 关注盯 , 研究发展速度很快 , 但由于 固有的组织 限制 , 目 前的推广应用还有许多问题是需要解决 。 目前 , 中低合金耐 磨钢的研究及应用 日益广泛 , 。 因为 中低合金钢的力学 性能 , 特别是硬度和韧性 良好 , 而且可依据使用场合进行 强度 、 冲击韧性和耐磨性的综合考虑及匹配 。 本文对不 同热处理工艺条件下 中铬铸钢 的显微组 织 、 硬度和冲击韧性及其耐磨性进行了系统研究 , 开发了 一种适合于中等冲击条件使用的新型耐磨铸钢材料 。 试验方案设计 对铸造设备也提出了新的要求 ①结构柔性 , 在机械结构 上采用模块化 、

  化 、通用化 、 系列化 的组件插接兼容 式体系结构的设备 。 这些设备在系列化 、标准化的通用部 件的基础上配置少量专用部件 , 并考虑企业产品的工艺 范围及产品的更新换代 。 ②控制柔性 , 控制模块化 、参数 化 , 并有 良好的网络功能 。 设备的所有设置都可利用互联网 设置参数实现 。 生产订单 , 先 由企业的 、 系统分析 , 再把相关 结果送到 数据库中 , 然后再由设计部 门用专门的 系统来进行设计 。 设计结果存人 数 据库 中 。 设计结果 中的模具数据直接传送到数控加工 中 心 以加工消失模模具 。 设计的生产的全部过程控制参数直接传 送到预发泡 、 制模 、粘结 、填砂震动紧实等工部进行生产 控制 。 消失模铸造 结构 图 。 消失模 以 数据库 为中心 , 利用互联网把设 计部门 、 生产部 门 、企 业信息 管理 系统联 系 起来 , 生产线上 的各个 设 备都 和 数 据 库交换信息 。 对于一个 企企业 、 系统统 产品数据管理系统 生产线上上 系系 统统统 铸造设备备 图 消失模铸造 框图 参 考 文 献 梁光泽 中国实型 消失模 铸造的现状与发展 消失模铸造技术国际会 议

  集 , 消失模铸造 国际会议 北京 清华大学出版社 , 戴潘 消失模铸造工艺 的工业应用体系典型 问题剖析及特征 消失模铸 造技术 国际会议论文集 , 消失模铸造 国际会议 北京 清华大学 出版社 , 姜青河等 消失模铸造技术的 国内外现状及展望 铸造设备研究 , 郑英伦 德国意大利实型铸造技术考察见 闻 铸造设备研究 ,

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