消失模铸造工艺在电力金具生产上的应用
周海 赤峰福兹科技服务有限公司
随着我国基础建设的投入加大;电力金具市场也随之扩大了需求;而电力设施的建设又是一项长期的基础建设项目;所以电力金具市场一直是稳中有升。当然这个市场包括了国内外的市场;国内的市场主要集中在几家国有的电力公司;国外的市场主要是欧美;印度和伊朗;目前国内有几家消失模铸造厂在开发电力金具的产品，有的做国内有的做出口;其中江苏钜源机械有限公司和高邮市精诚液压机械厂所做的电力金具产品全部出口;下面就以江苏钜源机械有限公司(以下简称钜源机械)生产的电力金具产品为例;就消失模工艺在电力金具上的应用做一介绍;
电力金具的产品系列很多，其中最有代表性的产品是钢帽和拉线棒;
上图为钢帽的白模和铸件产品图片;根据钢帽的工况使用条件以及产品本身的技术要求，我们可以看出，该产品最为关键的尺寸为窝头的内部尺寸，因为该部分还需要和另外一个零件进行配合。采用消失模工艺生产该产品，在白模成型上面有两种方案可以选择，分片成型和整体成型;
1. 分片成型
这一方案就是从产品的中间对称部分分型;模具可以采用哈弗模;膜片成型后再粘结成整体;该方案的优点为;产品成型简单，生产效率高;白模成型可以采用全自动成型机;因而用工少;缺点;产品的整体尺寸的稳定性差;因为最终产品的整体尺寸是粘结后得到的，所以粘结模具的精度，工人的操作，胶的质量;等很多因素都会影响产品的整体尺寸;消失模白模粘结的胶水有两种，一种为冷胶(AB胶;单组份胶)一种为热胶(热熔胶);但是无论选用冷胶还是热胶，为了确保粘结合格，粘结时都需要将胶水挤出;也就是说白模粘结后在粘结处需要让胶水挤出一条胶瘤;这样才能确保整个粘结面完全粘合;一旦粘结面没有完全粘合就需要进行外部补胶处理。因为一旦粘合面有缝隙，涂料就会侵入;浇注后的产品就是废品。而针对钢帽产品，产品粘结后突出的胶瘤是无论是在白模还是在铸件时处理都会非常麻烦;很难保证产品的外观质量和尺寸;尤其是关键的窝头部分更是很难清理。
2. 整体成型;
整体成型就是白模通过模具整体成型，优点;白模无需粘结;产品的整体尺寸稳定性好;减少后道工序;缺点;成型比较复杂;模具只能为手工装卸;因而成型效率低;用工多;
通过对以上两种方案的分析;钜源公司最终采用了整体成型工艺;因为我们生产一个产品时，首先需要考虑的是产品的质量;然后是产品的成本;所以针对产品做工艺分析的时候首要考虑的就是产品的质量;同时也要考虑综合成本;而钢帽这个产品选用整体成型;增加工人用量只是在成型一道工序上面;但是在产品粘结方面以及最后的打磨清理方面又会省掉很多用工;从用工量来说和分片成型基本持平，即使多也是有限的 ;而这种方案无论是尺寸精度还是表面质量都比分片成型要好的多。同时因为省掉了产品整体粘结这道工序，也就减少一道质量隐患;所以最终整体成型的成品率要高于分片成型的成品率，成本也相应的降低，而综合效率方面两种方式基本差不多。
钢帽产品的材质是球铁ASTM65-45-12;需要表面热镀锌处理;这个产品虽然不加工;但是它对内在质量的要求却非常高，因为钢帽需要进行拉力试验检测;一旦钢帽的内部有铸造缺陷就会发生断裂;同时钢帽需要热镀锌;如果产品有缩松或者有表面缺陷都会出现反酸的现象;所以;这个产品的实际要求和加工产皮品的要求是一样的，针对产品的使用要求，在考虑钢帽产品的铸造工艺时需要注意几个方面的问题。
1) 珠粒的选用;为了减少积碳缺陷;选用共聚珠粒;凯斯特化工的标准3#或者是小3#料;
2) 适当调整球铁配料的碳当量;
3) 提高浇注温度;因为钢帽的最薄的壁厚只有4mm;很容易出现冷隔对火流等铸造缺陷;所以;要求出炉温度为1600℃;浇注温度不低于1480℃;在这样的工艺要求下;一方面要保证出炉和浇注温度;同时要必须保证球化质量;因为高温球化技术一般的铸造厂掌握的不是很好;在浇注时间方面要尽量短以防铁水降温;
4) 浇注系统设计时要充分考虑除渣系统;同时要保证铁水充型的平稳;否则对于薄壁的产品很容易出现对夹碳渣的缺陷;对夹碳渣的缺陷类似对火流缺陷但又不完全一样;这种缺陷很多的时候表面看不出来;尤其在真空度比较大的时候很容易被掩盖;有这种缺陷的产品在热镀锌时就会出现反酸的现象;如果出现在薄壁的位置;做拉力试验的时候很容易断裂;
5) 真空度;为了保证充型的平稳;真空度不得高于0.04MPa;一般设定在0.03MPa;这也是做加工产品的真空度要求。
对于钢帽产品来说，除了要满足以上需要注意的工艺条件外;还需要注意的就是产品的填充和变型问题;虽然该产品可以整形;但是;如果铸件的变形率很小则会大大降低后续的工作量;所以在设备方面;一台具有高效填充紧实且变型量很小的振动台是必备的。有些工厂为了解决填充紧实和变型的问题采取了增加涂料的厚度选用宝珠砂进行造型的手段;表面看起来解决了一些问题，其实却带来了很大的质量隐患;第一;增加涂料的厚度必然会降低涂料的透气性和液态吸附性;这个时候只有通过增大真空度来弥补;而大真空度恰恰会对铁水的充型产生很大的影响;很容易产生内部缺陷;目前国内很多厂家都选用这样的方式来弥补振动台性能的不足;所以很多厂家在生产有加工要求的球铁产品时成品率都很低;最主要的问题就是加工后产品的缺陷很多;第二;采用宝珠砂会降低型壁的刚性;尤其在生产厚大球铁产品时;型壁的刚性直接影响到产品的组织致密性;有很多人认为;大真空度会增加型壁的刚性;其实这是一个误解;砂箱蒙上塑料膜后;真空度对型砂的影响只是在塑料膜以下200mm左右的深度;300mm以下无论真空度多大对型砂的刚性已经没有任何的影响;这部分型砂的刚性完全取决于振动台的紧实性能。
综合分析不难看出;钢帽产品虽然不加工，但是因为产品需要热镀锌以及使用的特殊性，实际上用消失模工艺生产时有一定的工艺难度;尤其是必须要保证钢帽的内部不允许有任何的质量缺陷;因为拉力检验只是抽检;如果工艺措施不合理不能保证产品的内在质量;则该产品就会存在重大的质量隐患;尤其作为出口产品，会面临质量索赔的重大风险;从对内在质量要求的程度来看;钢帽产品的的要求实际上要比很多机加工的产品还要严格，因为很多机加工的产品并不是全加工;况且内在缺陷只要不是在加工面上;没有特殊要求的产品都是可以接受的，而钢帽虽然不加工，但是使用状态却会对产品的内在质量进行严格的检验。
接下来我们介绍一下窝头拉线棒的生产情况;
拉线棒产品的关键尺寸也是窝头的内部尺寸;和钢帽一样也是要和其他产品进行配合。综合分析分型方式和钢帽一样;也是采用整体成型;另外;钢帽产品的杆部需要全加工;外圆加工量为单边2mm;杆中心加工20的盲孔;产品需要做拉力试验;拉线棒产品和钢帽产品在工艺考虑上有共同点也有区别;
共同点;对产品的外观和内在质量的要求是一致的;所以有共同的工艺参数要求;
区别; 拉线棒要比钢帽厚大;所以对温度的要求不像钢帽那样敏感;另外;在考虑配料补缩等方面也区别于钢帽;有关拉线棒的工艺考虑需要注意以下几点;
1) 珠粒;为了减少积碳缺陷;选用共聚珠粒;凯斯特化工的大3#或者是2#料;同时控制珠粒的比重为23克以下;
2) 适当调整球铁配料的碳当量;
3) 浇注温度;要求出炉温度为1560℃;浇注温度不低于1460℃;在浇注时间方面要尽量短以防铁水降温;
4) 浇注系统设计时要充分考虑除渣系统;同时要保证铁水充型的平稳;
5) 真空度;为了保证充型的平稳;真空度不得高于0.04MPa;一般设定在0.03MPa;这也是做加工产品的真空度要求。
6) 涂料;要求使用具有高效液态吸附性的涂料;
拉线棒的工艺考虑中除通用的技术要求外;对涂料的要求比较严格;这一点和拉线棒的厚度有关;因为厚大的产品产生的残余碳量要多一些;这就要求涂料要在第一时间将白模汽化过程中的液态物质吸附到涂料中;等后续的高温铁水经过时再第二次汽化;涂料的液态吸附性是消失模铸造涂料的一项重要指标;目前国内很多厂家在生产或者是自行配比涂料时;都把涂料的透气性放在了第一位;认为只要是涂料的透气性好耐火度高就能满足要求了，其实这是一个误区;因为涂料的透气性主要取决于耐火骨料及填料的粒度;也就是说目数越小粒度越大透气性越好;但是无论骨料怎样降低目数也不能低于120目;否则会影响铸件的表面质量;而造型用的型砂无论是石英砂还是宝珠砂通常的目数都是在30~70目之间;虽然粒度很大;但是汽化后的气体穿越型砂的距离却很长;也就是说在真空的作用下;无论涂料的透气性有多好;型砂的透气性才是最关键的;
因此;消失模工艺在生产球铁产品时;具有高效的液态吸附性的涂料是必要的，同时;白模的比重也必须要合理的控制。
综合来看;消失模工艺生产电力金具在工艺上是可行的，从成本上也低于砂型铸造;尤其是减少了后续的打磨工作量;无论是用工还是环境都有明显的改善。但是用消失模工艺来生产电力金具对工艺技术、关键设备及涂料的要求很高;国内很多采用大真空度工艺的工厂很难适应;因为消失模工艺生产球铁尤其是有内在质量要求的球铁产品时;对于铁水的充型、除渣系统的设计以及涂料的液态吸附性都有很高的要求。我到一家生产钢帽的消失模工厂参观学习;看到的情况是因为工艺设计、涂料等问题导致产品的成品率不足70%;并且对于已经外观检验合格的产品也存在着重大的质量隐患;因为对于所谓合格的产品;从工艺角度去分析无法排除内部的质量缺陷。
随着国内外铸件市场质量意识的提高;对铸件产品的要求也越来越严格;这也对消失模铸造工艺产生了促进;要求我们要不断的完善甚至是创新消失模铸造工艺;不能只停留在做一些不加工的或者加工要求很低的耐磨件及灰铁产品上;这样的工艺能够被采用不是工艺已经成熟;而是被要求简单的产品市场所选择。所以，能彻底解决表面和内在质量缺陷的消失模铸造工艺才是成熟的工艺!也是有生命力的工艺!
