熔模铸造制造成本降低的几种工艺方法介绍东风精密铸造有限公司李海树摘要介绍几种常规的熔模铸造工艺方法，提供给精铸同行参考与选用，最终达到降低精铸产品制造成本的目的。关键词：熔模铸造制造成本工艺方法我国精铸业面临着原辅材料的逐年上涨及精铸产品价格的逐年下跌，产品的利润率一直呈下降趋势。降低熔模铸造制造成本成了我们研究的课题，本文介绍几种常规的熔模铸造工艺方法提供精铸同行参考，结合现实、因地制宜、合理选用，最终达到降低精铸产品制造成本的目的。1制模工艺方法分析熔模铸造水玻璃型壳工艺制模生产采用低温模料制模( 见表1 ) ，普遍采用的三种配比工艺方法，随着环保的要求，杜绝有害物质排放和降低制造成本的需求，石蜡一低分子E P 模料将会取代石蜡一硬脂酸模料。表l 三种低温蜡料工艺性能分析项目石蜡：硬脂酸= 1 ：1石蜡：硬脂酸= 1 ：0 5石蜡：低分子E P = 0 9 5 ：0 0 5熔点( )5 0 5 15 0 5 36 0 7 0软化点( )3 l3 03 4收缩率( )2 0 52 2 51 0 4抗弯强度( M p a )1 9 02 1 03 3 0互熔性较好、制模方便、强度高、韧性好、收缩率低、优点脱蜡容易、回收率高、同前表面光洁、不皂化、回收不复用性能好需酸处理强度和热稳定性不高、同前，表面质量较差、粘度较大、厚大件制模效率缺点皂化物用盐酸( 或硫酸)涂挂性、流动性下降低处理、排放物污染环境成本( 元l ( g )9 1 58 8 68 9 82 制壳工艺方法分析熔模铸造制壳的三种基本工艺( 见表2 ) 。在保证型壳具有足够的高温强度和抗热变形能力的前提下，尽量降低型壳残留强度，因地制宜，合理选择制壳材料，优化改进制壳工艺方法。2 1交替撒砂工艺方法3 1水玻璃加固层涂料配比见表3 ，涂料粘度与温度的关系见表4 。表3 水玻璃加固层涂料配比方案液粉比备注水玻璃：高铝粉粘土质类熟粉用于高强度型壳，不填砂浇注= 1 ：1 0 5 1 3 0水玻璃：高铝粉5 0 骷土质类熟粉5 0 + 耐火泥5 0 用于中强度型壳，小件不填砂= l ：1 0 5 1 2 5浇注，大件填砂浇注水玻璃：耐火泥= l ：0 9 5 1 1 5用于低强度型壳，填砂浇注注：复合型壳工艺用涂料和水玻璃型壳工艺表面层、过渡层用涂料配比按表2 中的工艺参数执行。粘土质类熟粉包括：上店土熟料、匣钵粉、莫来石、焦宝石、煤矸石一1 1 5 一表4 涂料粘度室温( )8 1 0 1 0 1 5 1 5 2 0 2 0 2 5 2 5 3 0表面层涂料粘度( S )3 2 3 03 0 2 82 8 2 62 6 2 42 4 2 2加固层涂料粘度( S )2 2 2 02 0 1 81 8 1 61 6 1 41 4 1 2注：a 、室温低于8 ，涂料粘度应提高：表面层2 3 S ，加固层1 2 Sb 、室温高于3 0 ，涂料粘度应降低：表面层2 3 S ，加固层l 2 Sc 、涂料粘度与粉料粒度有很大关系，粒度偏粗时需提高涂料的粘度3 5 S ，以涂挂均匀为准。表2 熔模精密铸造三种基本工艺参数【l l低温模料复合型壳中温模料全硅溶胶型壳层次低温模料水玻璃型壳工艺工艺【2 】工艺m ( 水玻璃) ：m ( 石英粉) ：m ( 润m ( 硅溶胶) ：m ( 亚白刚玉) ：m ( 消泡剂) ：m ( 润表面层湿剂) = 1 ：( 1 1 0 1 3 5 ) ：O 0 5 ：湿剂) = 1 ：( 3 6 4 O ) ：O 0 3 ：0 0 3 ：粘度( S ) = 3 0粘度( S ) = 2 8 42涂m ( 水玻璃) ：m ( 石英粉) = 1 ：m ( 硅溶胶) ：m ( 莫来石粉) = l ：( 2 2 2 ) ：粘料过渡层( 1 0 5 1 2 5 ) ：粘度( S ) = 2 0 2度( S ) = 2 2 2m ( 水玻璃) ：m ( 高铝合成粉) = l ：( 1 0 5 1 1 0 ) ：粘度m ( 硅溶胶) ：m ( 莫来石加固层粉) = 1 ：( 1 4 1 6 ) ：粘( S ) = 1 8 4度( S ) = 1 3 2表面层石英砂粒度：5 0 1 0 0 目棕刚玉砂粒度：8 0 1 2 0 目过渡层石英砂粒度：2 0 4 0 目莫来石砂粒度：3 0 6 0 目撒砂莫来石砂与天然石英莫来石砂粒度：1 6 3 0加固层天然石英砂粒度：1 0 3 0 目砂交替撒砂粒度：目1 0 3 0 目特大件用1 0 3 0 目硬硬化时间( m i n ) ：1 4 2 ；干燥温室温：( 2 4 2 ) 湿度：6 0 7 0 ；干燥时间：表面层化度：( 2 5 5 ) ；干燥时间( m i n ) ：5 h 7 h与1 4 2室温：( 2 4 2 ) 湿度：6 0 7 0 ；干燥时间：过渡层干1 0 h 1 5 h燥室温：( 2 4 2 ) 湿度：硬化时间( m i n ) ：1 2 2 ；干燥温度：( 2 5 5 ) ；干燥加固层4 0 5 0 ：干燥时间：时间( m i n ) ：1 4 2l O h 1 5 h表面粗糙度R a l 2 5R a 6 3R a 3 2尺寸精度C T 7C T 6C T 5说明：水玻璃密度：表面层1 2 6 1 2 8 9 ，c m 3 ，加固层1 2 8 1 3 0 c m 3结晶氯化铝硬化剂：碱化度( ) ：5 4 0 ，P H 值：1 5 2 5 ，A 1 2 0 3 6 8 5 ，密度( g c m 3 ) ：1 1 7 1 2 0涂料粘度采用容积1 0 0 m I ，流出孔尺寸巾6 O 0 2 粘度杯测量。一1 1 6 表5 交替撒砂工艺参数涂料层次表面层过渡层第3 层第4 层第5 层半层备注涂硅溶胶、皿硅溶胶、莫方案一白刚来石粉涂水玻璃、高铝粉涂料玉粉涂料料料水玻璃、精水玻璃、石粘度符合表4 规方案二制石英粉涂英粉涂料水玻璃加固层涂料( 符合表3 规定)定料撒8 0 1 2 0 目3 0 6 0 目l O 3 0 目1 0 3 0 目1 0 3 0 目适用于不锈钢、方案一不撒砂刚玉砂莫来石砂铝矾土砂莫来石砂铝矾土砂高合钢铸件8 0 1 2 0 目3 0 6 0 目1 0 3 0 目l O 3 0 目适用于碳素钢、1 0 3 0 目砂方案二天然石英天然石英不撒砂低合金钢精制石英砂莫来石砂莫来石砂砂砂4 0 l O O 目2 0 4 0 目1 0 3 0 目1 0 3 0 目1 0 3 0 目适用于碳素钢方案三不撤砂精制石英砂石英砂再生砂石英砂再生砂铸件4 0 1 0 0 目2 0 4 0 目l O 3 0 目1 0 3 0 目1 0 3 0 目方案四不撒砂精制石英砂铝矾土砂再生砂铝矾土砂再生砂注：涂料方案一、撒砂方案一、二适用于复合型壳工艺涂料方案二、撒砂方案三、四适用于水玻璃型壳工艺2 2 交替硬化与混合硬化工艺方法交替硬化工艺参数见表6 。表6 交替硬化工艺参数硬化剂氯化铵硬化剂结晶氯化铝硬化剂氯化镁硬化剂碱化度( B ) ：5 4 0 ，P H ：1 5 ：2 5M g C l 2 ( ) ：3 0 4 0技术指标N H a C I ( ) ：2 0 2 5A 1 2 0 3 ( ) 6 8 5 ，密密度( g c m 3 ) 1 2 4 1 3 0度( c m 3 ) 1 1 7 1 2 0交替硬化方案一硬化层次1 、3 、5 层硬化层次2 、4 、6 层交替硬化方案二硬化层次1 、3 、5 层硬化层次2 、4 、6 层硬化时间1 2 1 6 m i n18 2 0 m i n干燥时间2 5 4 0 m i n2 5 3 0 m i n干燥温度3 0 3 5 表7 混合硬化工艺参数1 4A I C l 3 6 H 2 0 ( )N H a C I ( )P H 值密度( c m 3 )J F C 加入量( )2 0 2 46 82 0 2 51 1 6 1 1 80 0 5注：硬化时间：8 1 2 m i n ，干燥时间：2 5 3 5 m i n ，干燥温度：3 0 3 5 2 3 制壳线技术参数随着人力资源的紧缺，制壳线取代手工制壳是必然扩展的趋势，制壳线主要技术参数见表8 ，单工位全自动制壳线，主要由挂取模组一涂料一撒砂一硬化一干燥等部分组成，硬化剂可分别采用结晶氯化铝、氯化铵、混合硬化剂循环5 6 周自动完成制壳程序，操作：I ：人1 人，：常约用工2 3人。双： 位全自动制壳线( 见图1 ) 主要由挂取模组一涂料一撒砂( 自动上砂装置) 一硬化一千燥一1 1 7 一等部分组成，硬化剂采用交替硬化工艺( 表6 ) ，循环3 周自动完成制壳程序，正常操作：1 ：人1 人，每班2 h 增加1 人上下模组，节约用工4 5 人。双工位制壳线第一二【= ：位双工：位制壳线第二：r ：位双工位制壳线模组挂取双工位制壳线热风干燥室图l 双工位伞自动制壳线表8 全自动制壳线主要技术参数序号项目单工位全自动制壳线双工位全白动制壳线1全线长度( M )1 0 01 5 0 2 0 02模组总数( 组)2 5 03 7 5 5 0 03运行速度( M m i n )1 2 5 1 6 61 3 0 1 6 64生产率( 组班)3 0 0 3 5 06 0 0 7 0 05模组最大尺寸中3 2 0 4 0 0中3 2 0 4 0 06模组最大重量( k g )2 0 2 2 k1 8 2 0 k2 4 再生砂成套设备简介熔模铸造型壳废弃物经再生砂成套设备( 见图2 ) 生产，应达到表9 规定的技术要求。月产2 0 0吨以上精铸件专业厂，可选购一套设备自制再生砂，主要操作程序：人工上砂到除铁皮带输送机上一皮带输送机将破碎后废料除铁后送至振动筛一振动筛将筛分为10 3 0 目砂子白动进入砂子除粉( 尘) 机进行粉( 尘) 处理一处理干净砂子通过4 0 0 6 0 0 0 皮带输送机送至磁选机一磁选机将带有氧化铁的砂子分离出后的成品砂称量装袋或装箱入库。将通过振筛3 0 目以。卜的细砂粉经再次磁选川磨机加：【：成2 0 0 目粉料经配比后用于加同层。一儿8 一表9 再生砂技术参数筛号名称前筛主筛后筛牌号2 0 i f i ( 1 0 目3 0 目)1 0 ( 2 0 0 m m )2 0 ( 0 8 5 m m )3 0 ( 0 6 0 m m )筛上余留量( ) 4 0主筛加后筛大丁5 5注：牌号系以主筛表示，括号内为粒度分布范同，主筛上余留量不小丁5 0 。再生砂的含粉量不人于O 4 ，含水量不入于0 3 。图2阿生砂成套改备3 效果分析( 1 ) 石蜡一低分子E P 模料取代石蜡一硬脂酸模料，减少环境污染，实现绿色铸造。( 2 ) 复合( 水玻璃) 型壳交替撒砂： 艺方法，改善了型壳综合性能，在满足型壳高温强度的同时降低了型壳的残留强度，制造成本可下降5 0 。( 3 ) 双工位全自动制壳线采用氯化铵与结晶氯化锅交替硬化工艺，两种硬化剂相互渗透，提高了硬化效果，缩短了制壳周期。减轻了工人的劳动强度，减少用工3 5 人。( 4 ) 再生砂( 粉) 反复回用，关键要把砂( 粉) 中的氧化铁除干净才能保证长期反复回用。制造一吨再生砂的成本约6 0 8 0 元，回用一吨再生砂子可节约：石英砂8 0 1 0 0 元，高铝砂2 0 0 2 2 0 元，莫来石砂2 2 0 2 4 0 元。参考文献 1 】李海树等应用“六个替代”技术拓展精铸产品市场空间中国铸协精铸分会第九界连会论文集，2 0 0 5 ( 1 0 ) ：2 7 3 2 2 李海树熔模铸造复合：【：艺在汽车精铸件中的应用特种铸造及有色合金，2 0 0 3 ( 1 ) ：5 7 5 8 3 李海树熔模铸造复合型壳成本分析与工艺改进特种铸造及有色合金，2 0 0 5 ( 2 ) ：1 1 0 1 1 1【4 】李海树熔模铸造型壳强度性能与硬化剂工艺改进中国铸协精铸分会第六界连会论文集，19 9 9 ( 1O ) ：8 2 8 4一1 1 9 一