消失模鑄造沖壓模具產品線收縮問題研究

郝英韜，劉勝梅，馬進源，袁天右，張　杰

（保定長城精工鑄造有限公司，河北　保定　072250）

消失模鑄造沖壓模具產品線收縮問題研究

郝英韜，劉勝梅，馬進源，袁天右，張杰

（保定長城精工鑄造有限公司，河北保定072250）

摘要：通過對消失模鑄造汽車沖壓模具生產過程線性收縮問題的實際分析研究，介紹了解決該問題的方法及思路，為進一步提高消失模鑄造尺寸精度奠定理論基礎。

關鍵詞：汽車沖壓模具；EPS；線收縮

0　前言

隨著汽車產業的高速發展，消失模鑄造在汽車沖壓模具鑄造中得到廣泛應用，且對于消失模鑄造的尺寸精度要求逐漸提高，因此需要我們更加準確的把控消失模鑄造后的產品尺寸變化。而消失模鑄造不僅工藝過程與傳統的工藝有很大差別，有些工藝參數也有所不同。在國內鑄造生產過程中，我們發現在消失模鑄造中，產品鑄造后從白模到黑模的線收縮量不同于普通砂型鑄造件［1]。鑄造后的產品出現整體尺寸收縮問題，而灰鐵產品的收縮問題較為明顯，給產品加工帶來很多不便，甚至影響到產品的后期裝配過程。

雖然在國標中對鑄造產品的線性收縮比進行一定要求，但即便按照國標執行，由于各鑄造廠實際的生產工藝存在差異化，仍導致產品出現不同程度的線性收縮，使得鑄造后的產品不能符合原有的尺寸要求。

為消除生產灰鐵沖壓模具產品因為消失模產品鑄造導致的產品精度誤差，我司通過大量產品數據跟蹤，對消失模鑄造灰鐵沖壓模具產品線性收縮問題進行了深入研究，最終實現了產品線性收縮問題的解決。

1　分析研究方法

結合資料分析及廠家咨詢，消失模鑄件的線收縮率主要從以下幾個方面考慮模具的線收縮率：選取模型制作完成到干燥后模型的線收縮率，澆注金屬液后，凝固冷卻的線收縮率。

1.1模型的線性收縮

消失模鑄造工藝中，模樣制造是一個非常重要的步驟。模樣制作選用的原材料稱為可發性樹脂珠粒，有EPS、EPMMA等多種，由于EPMMA價格昂貴，國內一般在制作汽車沖壓模具模型時選用EPS板材制作原料。

由于模型制作完成后未達到最終的干燥狀態，內部部分水分未徹底揮發.我們在實際生產過程中抽取約25件不同結構模具產品作為實驗數據組進行跟蹤驗證（其中取出最高點及最低點），靜置并在60℃環境下烘干2小時，通過對選取基準測量點的測量，我們得出以下圖表，見圖表1：

圖表1　白模線收縮數據曲線圖（白模經烘干后與原始狀態收縮數據對比）

通過計算由EPS板材加工制作完成泡沫模型后的線性收縮率約為0.11%。

1.2鑄件的線性收縮

消失模鑄造過程中，需要經過白模的噴涂處理，造型埋砂、熔解澆注、解模落沙、鑄件、修整等過程。在金屬熔解澆注后，金屬從澆注溫度冷卻到室溫要經歷3個互相聯系的收縮階段1，從白模形成黑模整個過程呈現模型整體收縮現象，在實際測量過程中，我們以線收縮體現，通過對前期設定基準測量點的跟蹤，我們得出以下圖表，見圖表2：

圖表2　鑄件線收縮數據曲線圖（烘干后白模與鑄件收縮數據對比）

通過計算由涂型后的白模到形成鑄件后的線性收縮率約為1.12%。

1.3結合前兩個過程的數據統計及分析

判定灰鐵模具產品從泡沫模型到鑄件成品的線性收縮約為1.23%，我們選取25件產品作為實驗樣本，對其長度及寬度方向上的尺寸變化進行跟蹤，同時將制作模型時的縮水比由標準的1.10%，調整為1.12%，確定以下圖表，見圖表3：

圖表3　實驗驗證產品收縮數據圖

通過上表可以看出，在產品的長度及寬度方向，均有3個異常點，其中2個異常點為鑄件尺寸比實體尺寸大6mm，按照汽車沖壓模具的標準要求，在非加工面鑄件與實體尺寸的誤差為±（2-5）mm，此2點存在因測量手法及讀值等方面的誤差。另一點為鑄件尺寸比實體尺寸大8mm（模具產品總長≥4500mm），超出產品尺寸誤差范圍，而通過此次實驗跟蹤驗證，產品總體合格率達到96%。

2　結論

（1）鑄件收縮率是進行消失模模具設計時需要考慮的重要工藝參數，各鑄造廠應結合自身的生產工藝，材料的選取對合金的收縮及模型材料的收縮進行研究，以確定符合自身工藝的收縮率，滿足產品鑄造后的尺寸要求。

（2）隨著模具產品精度的提高，只有不斷提高鑄件的精度及品質才能滿足客戶需求，而國外高端模具廠對與鑄件的精度及品質要求更加嚴格，只有在生產過程中不斷摸索研究，提高自身的產品質量，才能使國內鑄件走出國門，使中國從鑄造大國走向鑄造強國。

參考文獻：

［1]鄧宏遠.消失模及實型鑄造技術手冊［K].機械工業出版社.2013

［2]崔忠圻.金屬學與熱處理［M].機械工業出版社.2000