我国用V法生产耐磨铸件评介

　　我国用V法生产耐磨铸件评介

　　李茂林 教授级高工

　　合肥水泥研究设计院

　　摘要：文章简介了V法生产的特点，优势和不足及对策;对我国颚式破碎机颚板;圆锥破碎机轧臼壁、破碎壁;锤式破碎机锤头、筛板;球磨机筒体衬板、隔仓板、篦板;推土机履带板等耐磨件及刹车盘制动件;采用V法生产的现状进行评介;采用V法生产耐磨产品：尺寸精确，外观光洁，质量好，效率高;可提高耐磨件使用寿命;是节能减排， 低碳环保的绿色铸造方法之一;今后随着V法生产技术的不断创新和发展，克服其不足，采用V法生产和消失模相互配合，在耐磨铸件生产上应大力推广，取得更大的经济效益和社会效益.

　　关键词：V法;耐磨;颚板;锤头;衬板;篦板;履带板;刹车盘

　　1. 前言

　　1.1 关于V法铸造：

　　1969年日本长野县工业试验所和秋田株式会社发明真空密封干砂造型法.1971年获得发明专利.该工艺采用塑料薄膜覆膜，干砂真空造型，在负压下浇注.取真空Vacuum字首V,简称该铸型方法为V法铸造.(1)又称真空造型或真空密封造型法，是一种不用任何粘结剂的物理造型法，被称为第三代造型法，是目前世界上最先进的造型方法之一。

　　我国1974年对这种方法开始研究和探讨.V法铸造.我国铸造行业,上世纪80年代以来多有应用.但耐磨材料行业近几年来才开始应用.

　　本文将对耐磨铸件采用V法铸造进行评介.

　　1.2 V法生产的原理

　　V法铸造的原理是：在特制的砂箱内，填入无任何粘结剂的干砂，利用塑料薄膜密封砂箱，采用真空泵抽出型内空气，在铸型内外形成压力差.使干砂紧实，形成所需型腔的一种物理造型方法.型砂中不加粘结剂，不加水和附加物，减轻了砂处理工作，造型和铸件落砂清理的劳动量也大大减少;旧砂回用率可达95%以上.是节能减排的绿色铸造.

　　1.3 采用V法铸造技术具有以下优点:

　　1).铸件表面光洁,轮廓清晰，尺寸精度高，尺寸公差可达CT6-CT9,表面粗糟度可达Ra=6.3µm,铸件表面质量好;

　　2).不加粘结剂和附加物，不用混砂设备，减少运行和维修费用.减少环境污染.是绿色铸造。

　　3).旧砂回用可达95%以上，解决了废砂处理问题;

　　4). V法铸造金属流动性好，充填能力强，金属利用率高，工艺出品率高，加工余量少.

　　5)模具和砂箱使用寿命长，因为模具有薄膜保护，拔模力小，模具基本不损坏。

　　6).V法铸造砂型紧实度高，可以低温浇注，耐磨铸件晶粒细化，耐磨性能好.(2)

　　2. 我国V法铸造的现状

　　2.1 我国铸造行业采用的V法铸造

　　我国1974年对V法铸造开始研究和探讨.V法铸造我国铸造行业，上世纪80年代以来多有应用：

　　1984年山海关桥梁厂引进日本新东公司砂箱为7100X800X310/310mm³的V法生产线，生产高锰钢铁路道岔，年产1万吨道岔;

　　1985年北京化工设备厂引进日本新东公司砂箱为2200X1300X600/280mm³的V法生产线，生产1650X810X400mm³的球墨铸铁浴盆，重量150公斤，每小时14件;

　　1992年安徽安东公司(现合肥插车厂)引进日本新东公司V法生产线，生产出口插车配重铁，年产量3万吨;

　　2005年河南天瑞集团筹建年产10万吨大型铸钢件生产厂，新上国内先进的V法生产线，由德国HWS公司提供总体设计，上下箱造型主机，主电控箱，液压站等，青岛双星造型线及砂处理设备的制作和整线的安装调试。生产火车摇枕、侧架等铁路铸件及汽车桥等铸钢件。

　　铁路道叉，火车摇枕、侧架等铁路铸件，浴盆，插车配重铁，汽车桥等，国内早已采用V法生产线.但耐磨材料行业近些年才开始应用.

　　国内有关厂采用V法铸造生产情况如下：

　　2.1.1 合肥插车厂:

　　上世纪九十年代就采用V法铸造生产插车配重铁.其生产过程如图1-1.—图1-5.

　　2.1.2 新疆伍旗机械制造公司

　　新疆五旗机械制造公司采用V法生产线制造的汽车车桥如图2.

　　图2.1.1.. V法铸造汽车车桥的生产线

　　图2.1.2.. V法铸造车桥的生产过程

　　图2.1.3. V法铸造汽车车桥的产品

　　铸造好的汽车车桥产品 汽车车桥退火处理

　　2.1.3.四川乐山市云良铸业有限公司

　　采用V法生产减速机壳体,机床床身等铸件,用V法生产减速机壳体如图2.1.3.1.

　　　V法生产减速机壳体过程如图2.1.3.2

　　3.我国用V法生产耐磨铸件的现状

　　3.1. 用V法生产耐磨铸件的现状:

　　近年来一些生产耐磨材料的厂家开始采用V法铸造工艺生产球磨机衬板，锤式破碎机锤头，颚式破碎机颚板，圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁,履带板等耐磨铸件.

　　以铸造生产颚式破碎机颚板为例,采用V铸造生产过程如图3.1.

　　3.2.我国采用V铸造生产耐磨材料的有关单位:

　　3.2.1.江西德兴铜矿机械制造有限公司:

　　用V铸造生产设备,生产高锰钢球磨机衬板, 颚式破碎机颚板，圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁等耐磨铸件. 该公司从2003年开始用V法铸造新技术生产的球磨机筒体衬板和磨头端衬板，生产效率和产品质量稳定提高，不仅满足本单位和国内市场的需要，而且大量出口到国外，得到国内外用户的好评。

　　图3.2.1.1.为德兴铜矿机械制造有限公司用V法铸造新技术生产的球磨机衬板等的生产工艺及产品.

　　图3.2.1.1.V法生产线

　　图3.2.1.2.用V法生产球磨机衬板过程

　　　　图3.2.1.3.用V法生产球磨机衬板及破碎机部分配件

　　　图3.2.1.4.德兴铜矿V法生产浇注后状态和衬板,颚板等部分产品

　　3.2.2.驻马店中集华骏铸造公司

　　驻马店中集华骏铸造公司2007年上一条V法铸造生产线.主要用来生产球磨机衬板，颚式破碎机齿板,锤式破碎机大锤头和圆锥破碎机轧臼壁和破碎壁等耐磨铸件等耐磨件.为了用好V法铸造生产线，结合产品情况他们又上一套小型简易V法铸造生产线.如图3.2.2.1.

　　图3.2.2.1.V法铸造用磨机衬板型板 破碎机锤头型板及衬板

　　中集华骏铸造公司大型V法铸造生产线

　　3.2.3.郑州玉升公司的V法生产线

　　郑州玉升公司2010年5月开始筹建V法生产线.2011年2月投产.

　　图3.2.3.1.为该公司的V法生产线;其干砂为70/100目宝珠砂，使用效果好;

　　图3.2.3.2.为V法生产的轧臼壁和破碎壁;

　　图3.2.3.3.郑州玉升公司V法生产履带板.

　　图3.2.3.3.郑州玉升公司V法生产履带板

　　南京天华机械制造公司

　　南京天华机械制造公司2011年上一条V法生产线,生产蠕墨铸铁刹车盘,是大型复杂件.

　　4.V法生产耐磨铸件的思索

　　4.1.V法生产耐磨铸件,有以下优点:

　　1)铸件表面光洁外观质量好,减少外观缺陷的不利影响,对提高耐磨性能有利;由于砂型一直保持真空状态，型腔不易变形，有利于金属液填充铸型，铸件轮廓清晰，尺寸准确; 加工余量少.

　　2)不加粘结剂和附加物，不用混砂设备，节约原材料和动力，减少环境污染.减少运行和维修费用.有利环保.

　　3)旧砂回用可达95%，解决了废砂处理的难题;

　　4. V法铸造金属流动性好，充填能力强，金属液在型腔中冷却较慢，有利于补缩，铸件冒口可减小，金属利用率高，工艺出品率高;

　　5)V法铸造砂型紧实度高，可以低温浇注，使耐磨铸件晶粒细化，耐磨性能好;可以加外冷铁使耐磨铸件耐磨部位晶粒细化,提高耐磨性能;(2)

　　6)机械化程度高,改善劳动条件,减轻工人的劳动强度,工作环境好.

　　4.2.V法铸造的主要特长

　　1)薄膜覆模+转移涂料+干砂充填+负压造型;

　　2)铸件尺寸精度高和表面粗糙度小，适用生产少无内腔外形不太复杂件;

　　3)造型和落砂清理劳动量减少;

　　4)砂处理简化，旧砂回用95%以上。

　　4.3.V法生产耐磨铸件的缺点和不足.

　　1) 由于 V法制作真空箱和模具比较复杂,制作时间长，费用较高,仅适于生产一些批量大的耐磨铸件;

　　以生产轧臼壁和破碎壁,颚式破碎机颚板为例,

　　模型的制作过程,如图4.1;

　　图4.1.1.圆锥破碎机破碎壁模型的制作

　　4.1.2.颚式破碎机颚板模型的制作

　　2) 生产球磨机隔仓板,篦板,履带板等耐磨铸件,涉及制芯下芯等,较麻烦. V法铸造制芯技术发展尚不成熟;

　　3) 受塑料薄膜延伸性和成型性的限制,生产复杂耐磨铸件,有一定难度;

　　4) 内腔问题:受塑料薄膜延伸率和覆膜成型限制，不宜生产内腔形状复杂铸件;

　　5) 辫子问题(砂箱外抽气管)不宜实现机械 化,大批量流水生产小型铸件;

　　6) 粉尘问题:干砂造型，粉尘难控,(空中扬尘地上有砂);需要采用相应措施 解决;

　　7) 造型过程较复杂，小铸件生产率不易提高，自始至终要抽真空，一定程度上影响了生产自动化;

　　8) 干砂造型:冷却速度慢,不采取措施,晶粒容易粗大,对耐磨性能不利.

　　4.4.V法生产耐磨铸件缺点和不足的对策.

　　1)由于木模制作复杂,制造时间长,小批量,单个耐磨铸件不如采用消失模生产或砂型铸造.各单位要大力培养自己的V法木模制作技工;

　　2)用V法生产耐磨铸件,普通干砂铸造,冷却速度慢,厚大铸件晶粒粗大,对耐磨不利.应该采取加成型外冷铁或铬铁矿砂等激冷砂等措施放在磨损面,细化晶粒提高耐磨性能;加硬质合金柱,耐磨合金柱等内冷铁提高耐磨性;

　　3)砂箱外抽气管(辫子问题)大型V法生产应该把主抽气管放在地底下,便于流水生产;小型V法生产应该把主抽气管放在地上,分气管接头拉开距离,便于多箱多工位生产;

　　4)V法生产复杂耐磨铸件,可以采用活块,及部分采用消失模等措施;

　　5)干砂造型粉尘难控(空中扬尘地上有砂);应该从加强管理入手,采用粉尘小的干砂,如宝珠砂等,增加相应的除尘设备.

　　5.结语

　　综上所述,我国耐磨铸件,根据铸件形状特点,应选择采用V法铸造和消失模铸造方法，生产外观和内在均优质的铸件,有利于提高材料的耐磨性能;有利于节能环保，有利于提高经济效益和社会效益;

　　各生产企业可以根据各自的场地,资金等情况,选采用不同规模的V法铸造和消失模铸造生产工艺.使铸型生产方法能够上一新台阶。

　　1) 每一种生产工艺都有特点和存在不足;应该发扬其特点,治理其不足;严格按其固有的生产工艺生产优质产品.

　　例如:按消失模工艺生产,首先要根据铸件不同壁厚选择不同重量的泡沫材料加工成型;选择相应的涂料进行喷涂或侵涂,进行烘干;严格控制浇注温度和浇注速度;控制合适的真空度等等工艺参数,才能生产出好产品.

　　2)V法铸造要严格按其固有的生产工艺生产：

　　(1).模具的制作,抽气孔的开钻; 合理的确定浇注系统,及放置补缩冒口,外冷铁,出气孔等;

　　(2).薄膜的选择(薄膜在浇注过程中的发气量要足够小;好的拉伸性能;薄膜不能导致粘砂和气孔等铸造缺陷;厚度精度应在±10%;薄膜在加工时应无内应力,采用向聚乙烯中加不同比例的EVA，推荐比例为18% 的薄膜) ;

　　(3).覆膜器的选择(电热管式使用普遍);薄膜是否与模具附着紧密 ;

　　(4).V法涂料的选择(根据不同金属材料:高锰钢,合金钢,高铬铸铁等,选择相应的V法涂料).进行喷涂,局部刷涂;

　　(5)采用先进的布砂器均匀添砂;在振实台振实;

　　(6).干砂的选择应该为近圆性型无粉尘的细砂如70/100目的宝珠砂等;

　　(7).在造型,浇注不同的工序,控制合理的真空度等等.

　　3)V法铸造和消失模铸造是铸型生产的两种新方法,好的耐磨铸件还必需注意选择合理的成分设计,熔炼及热处理两个重要环节;如V法铸造履带板材料采用35SiMn,热处理采用正火后高频表面淬火,成分控制和机械性能要求极为严格,需要每个环节认真仔细配合,才能满足用户要求;

　　4)根据耐磨铸件使用的不同部位采用高锰钢系列材料,高铬铸铁系列材料和合金钢系列耐磨材料;并以严格的熔炼工艺和热处理工艺,使耐磨铸件外观和内在质量均优质,可极大的提高材料耐磨性能;

　　5)由于采用新的铸造方法,生产厂家,会 有一定的投入,按照优质优价,及 性价比不同,产品价位应适当提高.

　　6)对于消失模铸造和V法铸造设备制造厂家,应该确保设备质量,提供必要的技术服务,下调设备的价位,以便消失模铸造和V法铸造更快的普及和发展.

　　参考文献:

　　(1). 消失模铸造与V法铸造，叶升平

　　(2).我国水泥工业耐磨材料的现状和发展，李茂林

　　作者:

　　李茂林，水泥行业资深耐磨材料专家:1942年生,1966年大连理工大学机械铸造专业毕业;

　　1997年聘为教授级高工;