基于單片機控制的減速器箱蓋消失模鑄造熱變形控制研究

王惠

摘 要：熱變形是減速器箱蓋消失模鑄造工藝中的關鍵因素。借助單片機控制減速器箱蓋消失模鑄造的熱變形，往往能夠取得較好效果，進一步提高減速器箱蓋的鑄造質量。基于此，文章通過闡述消失模鑄造和消失模鑄造減速器箱蓋，分析減速器箱蓋消失模鑄造熱變形產生的影響，同時提出基于單片機控制減速器箱蓋消失模鑄造熱變形的措施，為組織開展減速器箱蓋鑄造工作提供參考。

關鍵詞：消失模鑄造 減速器箱蓋 單片機控制器

中圖分類號：TG249.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0093-02

1 消失模鑄造

在鑄造技術中，消失模鑄造作為一種新型的鑄造工藝，憑借自身鑄造精度高的優勢，在鑄造領域得到廣泛使用。這種鑄造方式是按照實際零部件的結構和尺寸，采用泡沫塑料制作相應的實型模型，同時在實型模樣上涂抹耐火粘結涂料，經過烘干、干砂造型、震動處理后，然后澆筑金屬液，在澆筑金屬液的過程中，實型模型受熱氣化消失，進一步得到與實型模型形狀一樣的金屬鑄件。與其他鑄造技術相比，消失模鑄造有著自身的優勢，主要表現為以下幾方面。

1.1 鑄件質量高、尺寸準確

利用消失模鑄造方式進行鑄件時，由于不會存在下芯、合箱、修型、起模、分箱等環節，所以鑄件尺寸不會發生偏差，進而在一定程度上可以鑄造出高質量的鑄件。

1.2 鑄造成本低

在組織開展消失模鑄造工作時，由于只涉及材料、人工、清理、干砂處理等方面的費用，所以相對于傳統的鑄造工藝來說，鑄造成本明顯降低，一般只有傳統鑄造工藝的70%左右。

1.3 設備投資小，占地面積小

與傳統鑄造工藝相比，消失模鑄造方式不涉及干砂處理系統、制芯等環節，從而在一定程度上簡化了制模設備、造型設備等，所以設備投資明顯降低，同時，占地面積也大大減少。

1.4 產品設計自由

對于結構復雜的零部件來說，與傳統鑄造工藝相比，消失模鑄造模式可以通過分片制模然后進行組裝，進一步增加了產品設計的靈活性。

1.5 節能環保

聚苯乙烯作為消失模鑄造中的原材料，在低溫下不會對環境產生任何危害，同時在澆筑金屬液的過程中，排出的有機物也比較少，并且排放時間短、地點集中，便于集中處理。另外，舊砂可以重復使用，可以說，消失模鑄造真正實現了清潔生產，符合當前社會節能環保的需要，具有廣闊的市場空間。

2 消失模鑄造減速器箱蓋

在制造業中，減速器箱蓋的制造水平在一定程度上代表著一個國家制造業水平，同時也代表著一個國家汽車工業的發展水平。這是因為，汽車減速器箱蓋結構非常復雜，在實際生產過程中，難以一次成型，這一問題可以通過消失模鑄造（產品設計自由、分片處理）來解決。在發展汽車工業的過程中，為了降低汽車整體重量，一般采用鋁合金材料，來推動汽車工業的發展。世界上一些著名汽車生產商，例如寶馬、通用等，紛紛采用消失模鑄造工藝生產鋁合金減速器箱蓋，來提高整車的綜合性能。

隨著經濟的發展，生活水平的提高，人們在節能、環保方面對汽車提出新的要求，在這種情況下，汽車生產商需要在能源節約、環境保護等方面制定更高、更嚴格的規范。在工作原理方面，消失模鑄造工藝按照與所需鑄件形狀完全相同的泡沫塑料模，通過向泡沫塑料模內注入金屬液，在不取出泡沫模樣的前提下完成實體鑄型（泡沫塑料模在高溫金屬液的作用下氣化）。在20世紀80年代，美國就是采用消失模鑄造工藝生產汽車減速器箱蓋，來提升汽車工業的市場競爭力。

3 減速器箱蓋消失模鑄造熱變形產生的影響

在組織開展消失模鑄造工作時，需要通過人工的方式將金屬液澆筑到泡沫塑料模內，在這一過程中泡沫塑料模型容易發生熱變形，進而產生一些問題，主要表現為以下方面。

（1）泡沫模型的壁厚問題。在技術要求方面，減速器箱蓋的壁厚允許存在一定的公差，對于消失模鑄造工藝來說，最好將該公差設定為壁厚的上限，不能一味地減輕減速器的重量，要側重整體效果。尤其是減速器箱蓋的某些部位，當壁厚小于5 mm時，容易導致漏水問題。造成這種現象的原因，主要是在向泡沫模型澆筑金屬液時，金屬液中的珠粒預發環節不到位，導致模片熱變形發生松動，進而在一定程度上導致涂料內滲，使得減速器箱蓋出現漏水現象。

（2）澆道發生變形，使得金屬液難以充滿澆道。在澆筑金屬液的過程中，如果澆道不滿，由于涂料層自身的強度有限，在這種情況下，型砂容易發生塌陷，進而在一定程度上影響減速器箱蓋的澆筑質量。在澆筑過程中，為了提高減速器箱蓋的澆筑精度，通常情況下，各組元的比例為：∑F內∶∑F橫∶∑F直∶=1∶1.2∶1.4。

（3）空腔。在使用消失模鑄造工藝澆筑減速器箱蓋時，由于消失模采用負壓封閉式，并且需要封閉澆口杯以下部位。當金屬液進入泡沫模型后，泡沫模型開始燃燒氣化消失，在氣化過程中，泡沫模型會出現暫時的空腔，進而導致減速器箱蓋內部出現空腔，進一步影響減速器箱蓋的澆筑質量，甚至造成減速器箱蓋的報廢。

4 單片機控制減速器箱蓋消失模鑄造熱變形

在利用消失模鑄造工藝生產減速器箱蓋的過程中，難以通過人工調節的方式對熱變形進行控制，進而也就不能對壁厚、澆道、空腔等問題給予解決，在這種情況下，用單片機組成的控制系統對減速器箱蓋消失模鑄造熱變形進行控制，往往能夠取得較好效果，這是因為單片機從本質上來說就是一臺微型計算機，借助計算機系統對減速器箱蓋消失模鑄造熱變形進行控制，可以有效提高減速器箱蓋的鑄造精度。

在實際生產過程中，由于單片機控制系統可以根據實際需要調整系統參數，并且操作方便，抗干擾能力強，能夠適應鑄造車間惡劣的環境條件，同時能滿足消失模鑄造中不同鑄件的需要，特別是對減速器箱蓋等復雜鑄件，可以明顯提高鑄件質量和鑄件精度，無論是鑄造產品的成品率，還是質量都有明顯提高。因此，在減速器箱蓋消失模鑄造熱變形控制中，單片機有著廣闊的發展空間。

另外，在利用單片機控制減速器箱蓋消失模鑄造熱變形的過程中，為了提高鑄件的澆筑質量，可以設置不同的工藝方案，從中選擇合理的澆筑溫度，如表1所示。

參考文獻

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