而我国在排气管,壳体类等比较简单的铸件,生产率仅30型/小时以下。所生产铸件的精度和表面粗糙度也有相当大的差距,但是消失模铸造这项新技术在我国的发展前景是非常乐观的。
工艺分类1.用板材加工成形的气化消失模铸造用板材加工成形的气化模铸造的主要特点是:模样不用模具成形,而是采用市售的泡沫板材,用数控加工机床分块制作,然后粘合而成。
通常采用树脂砂或水玻璃砂作填砂,也有人采用干砂负压造型。这种方法主要适用于中、大型铸件的单件、小批生产,如汽车覆盖件模具、机床床身的生产等。通常称这种方法为FullMouldCasting,简称FMC法。
2.用模具发泡成形的消失模铸造用模具发泡成形的消失模铸造的主要特点是,模样在模具中成形和采用负压干砂造型。它主要使用于中、小型铸件的大批生产,如汽车和拖拉机铸件,管接头,耐磨件的生产。通常称这种方法为LostFoamCasting,简称LFC法。
1、预发泡模型生产是消失模铸造工艺的第一道工序,复杂铸件如汽缸盖,需要数块泡沫模型分别制作,然后再胶合成一个整体模型。每个分块模型都需要一套模具进行生产,另外在胶合操作中还可能需要一套胎具,用于保持各分块的准确定位,模型的成型工艺分为两步,第一步是将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度,一般通过蒸汽快速加热来进行,此阶段称为预发泡。
2、模型成型经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理,然后再送到成型机的料斗中,通过加料孔进行加料,模具型腔充满预发的珠粒后,开始通入蒸汽,使珠粒软化、膨胀,挤满所有空隙并且粘合成一体,这样就完成了泡沫模型的制造过程,此阶段称为蒸压成型。
成型后,在模具的水冷腔内通过大流量水流对模型进行冷却,然后打开模具取出模型,此时模型温度提高且强度较低,在脱模和储存期间必须谨慎操作,防止变形及损坏。
4、模型簇浸涂,为了每箱浇注可生产更多的铸件,有时将许多模型胶接成簇,把模型簇浸入耐火涂料中,然后在大约30~60℃的空气循环烘炉中干燥2~3个小时,干燥之后,将模型簇放入砂箱,填入干砂振动紧实,必须使所有模型簇内部孔腔和外围的干砂都得到紧实和支撑。
5、浇注模型簇在砂箱内通过干砂振动充填坚实后,铸型就可浇注,熔融金属浇入铸型后(浇注温度铸铝约在760℃,铸铁约在1425℃,模型气化被金属所取代形成铸件。
在消失模铸造工艺中,浇注速度比传统空型铸造更为关键。如果浇注过程中断,砂型就可能塌陷造成废品。因此为减少每次浇注的差别,最好使用自动浇注机。
综上所述,消失模铸造符合当今铸造技术发展的总趋势,有着广阔的发展前景。其优越性不容质疑,但是它不是万能的它有特定的应用范围。具体的产品对象采用什么铸造工艺最合适,必须经过技术上的可行性以及经济上的合理性的充分论证,切不可盲目从事。
EPC适应的合金种类
几乎所有的铸铁、铸钢和非铁合金(即有色合金,如铝合金、镁合金、铜合金等)都可以采用EPC法生产。在我国2001年生产的68,000t消失模铸件中,绝大部分是铸铁和铸钢件,铝合金铸件微乎其微,而美、德、日等工业发达国家铝合金铸件却占主导地位。
由于消失模样热解产物会造成增碳、黑渣等缺陷,在铸造低碳钢铸件以及要求致密度极高的汽车球铁保安件时,废品率还比较高,选用时应该特别慎重。
2.铸件大小和壁厚
EPC法一般都在流水线上组织批量生产,铸件的最大尺寸收模具和砂箱大小的限制,最适合的铸件质量通常从几公斤至几百公斤,如果采用专用砂箱,也可以铸造成吨的大件。如果单件、小批生产,则可以生产质量为几吨甚至几十吨的大件。
铸件的壁厚受泡沫塑料粒度大小的限制,一般要求最小壁厚的截面上至少有3颗粒度,因此铸件的最小壁厚应大于3mm。
3.生产批量
由于模具的设计、制造周期长,成本高,因此要求铸件有一定得生产批量,不然分摊到每个铸件上的费用将使铸件价格变得昂贵,难为用户所接受。通常要求EPC法的生产批量为数千件或者更多。批量较小或单个试制件的模样可以通过板材数控加工的办法分块制造粘合而成。
4.结构形状
EPC法对对铸件结构形状的适应性比其他方法都强,而且越是结构复杂,原来用砂型铸造时需要使用的砂芯越多、机加工量越大的铸件,采用消失模铸造技术的优越性就越突出,经济效益也越显著。譬如,美国MercuryMarie公司曾生产一种新型的三缸两冲程缸体铸件,包含缸盖和排气循环系统,原先是由13个零件组装而成,还用了12个密封垫和42个紧固螺钉。重新设计后,变成一个消失模铸件,有6个模片粘合而成,整体铸出,大大减少了加工工时和装配工作量。
EPC法可以大大扩展铸件形状结构范围,给设计师更大的自由度。对于一些结构上有窄槽、夹层通道的铸件处理措施,不然容易产生夹砂等缺陷。
现阶段中国消失模铸造技术的发展有以下特点:
中国的EPC技术首先是由乡镇企业、中小型铸造配件厂带头开发的。但到前为止,我国还没有一家企业可以与北美、欧洲的消失模铸造十大企业媲美。总体上看。我国的消失模铸造厂规模小。产量低,经济效益尚未充分显现出来。主机制造厂(特别是汽车制造)采用这一新技术的厂家还太少。
目前我国生产的EPC产品仅停留在中等难度以下的铸件,如磨球,炉蓖条,热处理框架等耐热、耐磨件,球铁管件,灰铸铁箱体件等,难度大的复杂铸件(如汽车缸体、缸盖)还不能批量生产出来。铸钢件、球铁件受碳缺陷和黑渣、气孔的困扰,废品率还比较高。EPC技术上还不够成熟,有许多技术难关有待攻克。
在每年68,000t消失模铸件总产量中,铝合金铸件产量不到2%(美国的铝合金铸件产量将近50%),与铸件'轻量化'的发展趋势有较大差距。
某些规模较大的生产线,由于前期工艺论证不够,技术难关还没有攻破而迟迟不能投产,使巨额投资得不到即时回报;一些规模小的生产线,由于市场波动,产品对象不稳定,经济效益时好时坏。
从总体(总产量、经济、效益)上看,我国消失模铸造技术还处于初级发展阶段(相当与AFS分析的'技术革命期'),与美国的水平有10~15年的差距,要达到世界先进水平,还要艰苦努力。
产品必须对路,项目的前期工艺论证必不可少。
脚踏实地地攻克消失模铸造技术的每一道难关。
实现铸件的'轻量化'、精确化。大力发展铝合金消失模铸造。
实现消失模铸造的清洁发展。
协同作战,发挥产学研结合的总体优势。
从新技术成长的规律看,我国的消失模铸造技术还处于技术革新期,还需要有一个艰苦的技术积累过程,需要付出艰辛的劳动,针对一个一个具体产品对象攻克难关,不可能坐享其成或操之过急。
EPC(Event-ProcessChain)模型化方法是唯一完全支持顾客的过程建模方法,它是由Keller等人提出基于有向图模型的建模方法,其描述形式类同程序设计语言的语义机构,是集成信息系统结构(ARIS)的建模工具。ARIS方法是现代企业建模方法之一,是由德国Saarland大学的Scheer教授提出的一种面向过程的集成化信息系统框架。它定义了功能试图,并用独特的控制视图来维护功能、组织和数据3个视图间的关系,控制视图是其区别于其它结构的重要特征。EPC是ARIS中用来描述控制视图的方法之一,它兼顾了模型表达能力强和模型易读性两个方面的优点,被广泛应用于业务过程建模、工作流定义与控制和基于活动的成本分析等领域,以及与未受过专业建模训练的普通用户讨论经营过程的场合。
1.业务事件,当过程的状态发生改变时即产生业务事件,通常是对完成某一功能而做的相应;
2.功能,通常是一个活动或一项任务,有组织单元中负责此功能的人来完成,当然在工作流系统中也可能通过激活应用来自动完成;
3.控制流,连接功能与事件的有向弧,用以表示过程的控制逻辑;
4.逻辑操作符,用来实现控制流的分支与汇合,主要包括与、或、异或3类简单的逻辑操作;