V法鑄造生產(chǎn)中的細(xì)節(jié)探討

樊衛(wèi)濤

摘 要 V法鑄造生產(chǎn)過程煩瑣又復(fù)雜，任何一個小細(xì)節(jié)掌控的不到位都可能造成鑄件的報廢，本文對于一些生產(chǎn)過程中的細(xì)節(jié)以及對生產(chǎn)的影響作以闡述和解答，希望能夠?qū)臉I(yè)者有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞 砂子;面膜;砂箱;真空系統(tǒng)

V法鑄造和消失模鑄造亦稱負(fù)壓鑄造，因取英文Vacuum（真空）一詞的字頭“V”而得名。它是利用塑料薄膜密封砂箱，并依靠真空泵抽出型內(nèi)空氣，造成鑄型內(nèi)外有壓力差，以形成所需型腔的一種物理造型方法。用于鑄鐵、鑄鋼、可鍛鑄鐵、鋁合金、銅合金、耐熱和耐蝕合金等鑄件的生產(chǎn)，同時鑄造質(zhì)量從幾克到幾十噸的鑄件均使用，V法工藝有著非常廣泛的適用性和應(yīng)用前景。從事數(shù)年V法生產(chǎn)工作，就日常生產(chǎn)過程中的一些經(jīng)常被我們忽略掉的細(xì)節(jié)和大家一同分享一下，希望能夠促進(jìn)V法工藝的長遠(yuǎn)健康發(fā)展，同時能夠起到拋磚引玉的效果。

1型砂

V法鑄造所用的干砂，和一般造型法相差不大，都要求耐火度高，流動性好，充型效果好;依據(jù)不同的鑄件選用合適的目數(shù)。在V法鑄造中雖然95%的砂子可以進(jìn)行回收利用，但是隨著型砂的多次重復(fù)利用，會導(dǎo)致型砂中粉塵量的日益增多，同時型砂的破碎率也在增多，造成整個型砂目數(shù)的增多，同時降低其中SiO2的含量，影響砂子的流動性和振實效果，進(jìn)而造成耐火度的降低，導(dǎo)致鑄件粘砂，分型面開花等缺陷;同時會產(chǎn)生大量的粉塵，對于除塵系統(tǒng)產(chǎn)生較大的壓力。因此雖然V法鑄造用砂95%可以回收，但是并不代表這個砂子可以一直用下去。型砂最好在重復(fù)利用50次以后進(jìn)行更新，尤其是對于一些澆注溫度較高的薄壁件[1]。

2面膜

V法面膜要求具有良好的延伸性，成型性好，易附著涂料同時熱應(yīng)力小，發(fā)氣量小。一般鑄造生產(chǎn)中大多選用乙烯醋酸乙烯共聚體（EVA）作為面膜。最初我們也是這樣認(rèn)為的，可是隨著生產(chǎn)的深入，以及對V法工藝的不斷摸索和完善，剛開始在進(jìn)行鑄鋼件的V法生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)單純的選用薄面膜（最初選用0.12mm的薄面膜）造成鑄件上腔與分型面結(jié)合處產(chǎn)生開花粘砂缺陷，后來經(jīng)過摸索選用0.18mm厚的面膜后，鑄件分型面結(jié)合處開花粘砂缺陷消失。之所以會出現(xiàn)這樣的結(jié)果主要是因為：傳統(tǒng)理論認(rèn)為面膜只是起到維持整個型腔的真空度，保證鑄件的外觀質(zhì)量，在澆筑過程中由涂料來阻隔砂子與鋼水的直接接觸，所以要求面膜不要太厚以免產(chǎn)生氣孔。而我們的鑄鋼件較大，型腔較深，同時鑄件的澆注時間較長大概需要65～70s，導(dǎo)致整個上腔長時間的暴露在鋼水的炙烤過程中，造成上腔涂料層與鋼水的接觸時間滯后（在澆筑過程中有一段時間內(nèi)壓力產(chǎn)生波動就是因為面膜消失，鋼水未到造成型腔負(fù)壓的波動變化）。后來在選用0.18mm的面膜后，延緩了面膜的消失時間，鑄造缺陷消失。選擇合適的面膜很重要，尤其是對于那些澆注溫度較高，澆注時間較長的鑄件。

3砂箱

V法砂箱要求內(nèi)置空腔，加設(shè)過濾網(wǎng)、抽氣裝置。傳統(tǒng)布局的V法砂箱抽氣孔都是布局于內(nèi)壁面上，靠近內(nèi)壁面的型砂真空度較高，而距離砂箱抽氣孔距離較遠(yuǎn)的鑄型中心位置的真空度稍小，整個鑄型的型砂硬度隨著距離抽氣孔距離的不同而有所變化，這種危害對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件危害較嚴(yán)重，可能造成鑄型變形、塌箱等缺陷。我們原來沒有這種觀念，簡單地認(rèn)為只要是負(fù)壓砂箱就行，好幾種鑄件采用的都是同一種砂箱，結(jié)果在進(jìn)行一種細(xì)長片件的鑄造生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)大量鑄件直線度都有問題（1000mm長度上偏差5mm，），后來通過加設(shè)負(fù)壓管，隨形布局該缺陷消除。鋼水進(jìn)入型腔的一瞬間，面膜燒蝕，涂料結(jié)殼，此時整個型腔的強(qiáng)度十分脆弱，僅靠涂料的結(jié)殼，由于負(fù)壓的吸附作用，導(dǎo)致鋼水沿著面膜對砂箱空腔有一個向心力，由于鑄件距離砂箱吸附面的不同，導(dǎo)致鑄件各部位受力不同，造成鑄件變形。因此，砂箱應(yīng)根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)的不同，最好選擇隨型砂箱。

4模具

V法造型鑄件的表面光潔度和尺寸精度，取決于模樣的制作精度，一般可以選擇木材、塑料、金屬等制成。在進(jìn)行鑄件模具的制作過程中，除了考慮鑄造材料的收縮率外，還應(yīng)考慮模具起型后尺寸的變化，依據(jù)模具尺寸大小的不一樣，起模后砂模會有0.5～1mm的增長。對于那些尺寸要求較嚴(yán)的鑄件這個增量還是要考慮的。如果選用木模或者塑料模具的時候，應(yīng)在模型背面和負(fù)壓底箱之間適當(dāng)?shù)奈恢眉釉O(shè)支撐板和加強(qiáng)筋，以防止模型可能的變形;同時模具在長期使用后會有磨損和變形，應(yīng)該進(jìn)行尺寸校核，以確保鑄件質(zhì)量的穩(wěn)定性。

5真空系統(tǒng)

V法生產(chǎn)應(yīng)該選用合適的真空系統(tǒng)，千萬不要因為成本考量而造成真空泵、穩(wěn)壓罐與造型系統(tǒng)的不匹配造成負(fù)壓系統(tǒng)有壓無量或者有氣無壓，這些都會造成型腔的不穩(wěn)定，引起鑄件尺寸變形和塌箱等缺陷。在選擇真空系統(tǒng)的時候應(yīng)該適當(dāng)?shù)貙⒄婵毡眠x大一點，防止給后續(xù)的增產(chǎn)擴(kuò)容造成不必要的困難。

6覆膜框架設(shè)計

面膜軟化成型的溫度大約在100℃，市面上一般有熱空氣加熱和電輻射加熱等結(jié)構(gòu)，在設(shè)置加熱器高度的時候，應(yīng)該選擇合適的高度，最好在面膜冷卻成型之前完成覆膜（一般認(rèn)為在5s內(nèi)完成覆膜），高度低了，加熱器會烘烤到模具，造成模具開裂變形，高了覆膜下降的時間過長，同時還應(yīng)考慮噴涂的方便性因此應(yīng)該選擇合適的高度布局。同時覆膜框下降的速度應(yīng)該保持穩(wěn)定，下降速度慢了，面膜由于自身重力作用，在負(fù)壓的作用下面膜由中心向四周吸附，由于速度較慢很容易在負(fù)壓作用造成面膜撕裂;速度太快，會造成面膜強(qiáng)烈顫動，產(chǎn)生較多的面膜夾邊影響外觀質(zhì)量，同時也會撕裂面膜;合適的下降速度應(yīng)該是在落膜的時候由覆膜框下的空氣將面膜托著，覆膜過程面膜由四周向中心吸附。對于北方的V法生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)置加熱器的時候，還應(yīng)該考慮氣候的影響，冬季氣溫較低應(yīng)該有一定的保暖增溫措施，以免因為烘烤涂料時間過長，影響生產(chǎn)進(jìn)度。

7結(jié)束語

V法鑄造生產(chǎn)是一個系統(tǒng)工程，對于鑄件缺陷的產(chǎn)生，應(yīng)該作為一個系統(tǒng)來分析、考量，任何一個疏忽都可能會造成鑄件的報廢，作為執(zhí)業(yè)者應(yīng)該對于那些細(xì)節(jié)多研究，勤思考這樣才能保證鑄造生產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1] 張濤，王一鳴，劉彥磊，等.鐵路鑄鋼車輪V法鑄造工藝的探索試驗研究[J].鑄造，2019（3）：54-55，62.