梁守友

(安徽全柴動(dòng)力股份有限公司，安徽滁州239500)

1 消失模工藝簡(jiǎn)介

消失模鑄造工藝是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘接成模型簇，浸涂耐火材料進(jìn)行烘干后，泡沫模型放置在無(wú)粘結(jié)劑的干砂里振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液態(tài)金屬置換模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。其優(yōu)點(diǎn)就是得出的鑄件表面質(zhì)量高，比傳統(tǒng)鑄造減重10%，能將多個(gè)獨(dú)立泡沫模樣組合成一個(gè)完整的產(chǎn)品進(jìn)行鑄造。鑄件尺寸基本接近于產(chǎn)品尺寸。所以要想得到一個(gè)成功的鑄件，其重點(diǎn)就在于白區(qū)的白模制造。

針對(duì)白區(qū)的白模設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可以直接成型，但對(duì)于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件，在設(shè)計(jì)過程中，通常是將一個(gè)白模分成幾個(gè)部分成型，最后通過膠水粘合，變成一個(gè)完整的白模。那么膠合工序的優(yōu)化直接影響到后期鑄件的產(chǎn)品質(zhì)量和白區(qū)白模的生產(chǎn)效率。

膠合工序的傳統(tǒng)工藝是用畫筆蘸冷膠，在結(jié)合面上涂膠，不但速度慢，而且不能保證膠水蘸的均勻，易產(chǎn)生斷膠現(xiàn)象。對(duì)于膠合線復(fù)雜的產(chǎn)品，可能無(wú)法蘸到膠合線的某個(gè)地方，使操作更加復(fù)雜，手工工作效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。手工對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行膠合可能會(huì)產(chǎn)生以下缺陷。

（1）因冷膠凝固時(shí)間長(zhǎng)，白模組合后，可能因?yàn)槔淠z未干，造成產(chǎn)品膠合處錯(cuò)位。

（2）對(duì)于膠合線復(fù)雜的模片，可能導(dǎo)致員工無(wú)法快捷精確蘸在膠合線某點(diǎn)，造成膠合縫不密封的后果。

（3）人工進(jìn)行膠合產(chǎn)品，膠合線處膠水不均勻，可能造成多膠和漏膠現(xiàn)象，造成涂料進(jìn)入膠合線，產(chǎn)品質(zhì)量報(bào)廢。

（4）進(jìn)行膠合過程中，必須力度適中，避免造成模片變形或損壞，每個(gè)模片必須按照尺寸要求完全對(duì)齊。

（5）擔(dān)任此崗位的員工，必須上崗培訓(xùn)，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)了然于胸，膠合經(jīng)驗(yàn)豐富。

2 膠合機(jī)結(jié)構(gòu)組成和工作流程

2.1 膠合機(jī)的組成

2.1.1 膠合機(jī)的主體框架

主體框架包括四周立柱、支架、模具安裝基板（上板、下板、膠板），附件基座等，為了保證模具上下板閉合，產(chǎn)品可以精確膠合、不錯(cuò)位，膠合機(jī)的上板、下板和膠合板都做成固定模具，在安裝過程中，各板的平行度誤差必須小于0.2mm。

2.1.2 油溫加熱系統(tǒng)

油溫加熱系統(tǒng)是由膠槽和模溫機(jī)組成，膠槽用于盛裝液態(tài)熱熔膠，是一個(gè)空心的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其上方裝有印板固定架，可帶動(dòng)印板上下運(yùn)動(dòng)；膠槽的底部和四周采用高溫?zé)嵊图訜?，常溫下把固態(tài)的熱熔膠加熱到融化狀態(tài)。進(jìn)、出油口溫度、膠槽溫度、爐膛溫度和膠液溫度均可以進(jìn)行人工設(shè)定，自動(dòng)測(cè)溫系統(tǒng)會(huì)對(duì)以上溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果，發(fā)出膠溫過高、過低或超溫報(bào)警等。

模溫機(jī)（必須具備防結(jié)碳功能）單獨(dú)放置，模溫機(jī)內(nèi)的導(dǎo)熱油加溫后泵入膠槽油夾層，以熔化膠槽內(nèi)的固態(tài)膠，并持續(xù)維持一定的溫度狀態(tài)。加熱主電路采用兩級(jí)控制，主交流接觸器和固態(tài)繼電器串接控制，雙重保護(hù)。一旦超溫報(bào)警，將同時(shí)切斷加熱和油泵。

2.1.3 液壓系統(tǒng)

本設(shè)備的動(dòng)力供給，包括上板旋轉(zhuǎn)、上板前后運(yùn)行、下板升降、膠板升降。

2.1.4 真空系統(tǒng)

運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)利用真空吸附原理，在安裝上靠模模片時(shí)，真空泵開始抽負(fù)壓，打開電磁閥A，電磁閥B和電磁閥C，模片能更好的貼合在模具上，便于較薄模片的安裝。膠合后，關(guān)閉電磁閥A，電磁閥B和電磁閥C，打開電磁閥D，釋放空氣壓力，模片就能順利拿下來(lái)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程由PLC控制。

2.1.5 電控系統(tǒng)

通過PLC控制各液壓動(dòng)作和膠槽加溫可靠有序進(jìn)行，并保障人員操作及設(shè)備運(yùn)行的安全，降低能耗。

2.2 膠合機(jī)的工作流程

（1）模溫機(jī)膠槽加熱受PLC控制，使熱熔膠保持溫度均勻的液態(tài)。印模板安裝在膠池內(nèi)模板上，上靠模安裝在上模架上，下靠模安裝在下模架上。

（2）打開真空負(fù)壓，人工將相匹配的模片放到對(duì)應(yīng)的上靠模和下靠模具里，如圖1所示。

圖1 把模片放入膠合機(jī)

（3）液壓站提供動(dòng)力，PLC控制，使上模架旋轉(zhuǎn)與下模架平行，通過液壓缸，導(dǎo)軌將上模架運(yùn)轉(zhuǎn)至膠槽上方，印模板從膠槽池中勻速升起，觸碰到上靠模上的模片，這樣就在上靠模的模片膠合線上蘸了一層均勻的膠水，如圖2所示。由于膠的發(fā)氣量是泡沫的10倍，為了減少膠水的使用，印模版與膠水的接觸方式由面接觸設(shè)計(jì)成線接觸。

圖2 液壓控制印模板在模片上涂膠水

（4）印模板均勻復(fù)位，液壓站給動(dòng)力，上模架經(jīng)過導(dǎo)軌伸出設(shè)備外，與下?？?qū)R，然后下?？蛳蛏线\(yùn)動(dòng)，直至產(chǎn)品上模片壓到下模片上面，兩個(gè)模片壓到一起，真空系統(tǒng)停止工作，保持一段時(shí)間，使膠冷卻，以增強(qiáng)膠縫膠水的粘接強(qiáng)度，如圖3所示。

圖3 模片膠合過程

（5）到達(dá)保壓時(shí)間后，下靠模向下移動(dòng)，產(chǎn)品留在下靠模，上靠模旋轉(zhuǎn)90°最后人工將粘接好的產(chǎn)品取下。如果有多片模片需要粘接的，按上述四步周而復(fù)始。

粘接后的白模從膠合機(jī)取下后，由檢驗(yàn)人員對(duì)白模的膠縫處進(jìn)行檢查，如果有斷開的膠縫，及時(shí)調(diào)整模具，并手工補(bǔ)刷斷開處的膠縫。一個(gè)完整的膠合循環(huán)大概45秒，按這樣算，一個(gè)小時(shí)可以完成大約70～80個(gè)成品。

3 膠合機(jī)的原料選擇

膠是膠合機(jī)設(shè)備不可缺少也是最重要的部分，膠的種類是否適用消失模工藝直接影響白模的產(chǎn)品質(zhì)量。目前熱熔膠被選用作為膠合工藝常用膠。熱熔膠常溫凝固，接觸硬化，是100%的熱固性塑料，放在膠合機(jī)的膠槽中，通過模溫機(jī)進(jìn)行高溫加熱，變成流動(dòng)性好的液態(tài)，經(jīng)過動(dòng)力系統(tǒng)，上靠模移動(dòng)使得模片一面粘上膠水，下靠模上升，使一套模片成功膠合，保持10秒左右，使膠冷卻固化。對(duì)粘接縫處的膠用量也有嚴(yán)格的控制，粘接縫處的膠多，膠在澆注過程中會(huì)阻礙金屬液的澆注，致使鑄件的問題率越大，膠如果少，涂料和砂會(huì)滲進(jìn)去，最后被攜帶進(jìn)鑄件。因此膠的使用量也決定白模的質(zhì)量。因?yàn)闊崛勰z的粘接強(qiáng)度高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，流動(dòng)性好，溶膠時(shí)無(wú)煙無(wú)氣味，在模片粘接后，不會(huì)對(duì)白模造成燙傷。膠水在融化后，長(zhǎng)時(shí)間使用后膠質(zhì)無(wú)明顯變化。

熱熔膠的優(yōu)點(diǎn)：

（1）熱熔膠在裂解的時(shí)候，發(fā)氣量水平低，避免在澆注過程中產(chǎn)生氣孔缺陷。

（2）熱熔膠的流動(dòng)性很好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)腐蝕白模，更不會(huì)對(duì)白模造成燙傷損壞。

（3）經(jīng)過膠合后的模組放入烘箱后，在高溫環(huán)境下，依然可以保持足夠的強(qiáng)度和粘度。

4 膠合機(jī)注意要點(diǎn)

（1）膠合機(jī)的上靠?？梢钥焖倬_的在粘接組裝的位置和印模熱膠的地方快速切換，以減少打開時(shí)間，增加工作效率。打開時(shí)間就是上靠模從印上熱膠到與另一個(gè)模片粘接上之間的時(shí)間。打開時(shí)間需要根據(jù)熱膠的特性進(jìn)行仔細(xì)計(jì)算，時(shí)間過長(zhǎng)，膠的粘接強(qiáng)度效果將變?nèi)酢４蜷_時(shí)間經(jīng)過計(jì)算后，直接輸入PLC控制。

（2）膠池里溫度要均勻一致，粘接過程溫度變化波動(dòng)較小。

（3）膠池里的膠水在攪拌器作用下，盡量保持膠的水平面一致。

5 全自動(dòng)膠合機(jī)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

（1）膠線高度不超過1mm，寬度不超過2mm。

（2）生產(chǎn)效率高每小時(shí)生產(chǎn)量為70～80只，比人工膠合速度快5倍以上。

（3）用膠量少，無(wú)斷膠、缺膠現(xiàn)象，比手工用膠少70%。

（4）不管是平面、曲面還是垂直面，膠線均勻一致。

（5）可以自動(dòng)校正局部變形。

（6）可以帶角度膠合。

（7）不需要經(jīng)驗(yàn)豐富的員工，降低員工成本

（8）膠出的模樣定位精確穩(wěn)定。

（9）操作過程完全自動(dòng)化，程序化。

模片膠合后，形成一個(gè)完整的泡沫模樣，膠合縫隙稱之為膠合線，如圖4所示。

圖4 膠合線

6 驗(yàn)證結(jié)果

通過數(shù)年的生產(chǎn)使用驗(yàn)證，膠合后產(chǎn)品的精度和強(qiáng)度都滿足要求，符合生產(chǎn)工藝，柴油機(jī)缸蓋采用的是四片模成型工藝，由于模片的膠合質(zhì)量高，膠合線密封良好，經(jīng)過鑄造后的外觀質(zhì)量和尺寸精度都達(dá)到一級(jí)鑄件的標(biāo)準(zhǔn)。膠合機(jī)的重要參數(shù)例如：膠合保溫時(shí)間、運(yùn)動(dòng)軌跡、印膠時(shí)間、真空壓力、固定時(shí)間等，均可以在電控系統(tǒng)操作屏上進(jìn)行操作，在運(yùn)行中找出最佳的參數(shù)組合編為程序，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)，確保膠合工藝的完整性、精確性、重復(fù)性，保證每一個(gè)模組的質(zhì)量。并且，我們自主開發(fā)的自動(dòng)膠合機(jī)具有國(guó)際先進(jìn)水平，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于缸體、缸蓋、箱體、飛輪等各類復(fù)雜模片的膠合，因其效率高、質(zhì)量好，已經(jīng)獲得多家企業(yè)的認(rèn)可。

7 展望未來(lái)

因?yàn)槿斯こ杀镜娜找姘嘿F，在白區(qū)模片的膠合過程中，提高模簇組裝的自動(dòng)化程度，我們將自主研制澆注系統(tǒng)膠合機(jī)，用于澆道和模型之間的膠合。此設(shè)備將直接取代白區(qū)組合工序，工作效率至少提高4倍，產(chǎn)品質(zhì)量得到有效的控制，大大的減少人工成本。澆注系統(tǒng)膠合機(jī)的研制成功將進(jìn)一步促進(jìn)消失模在行業(yè)的發(fā)展，為消失模鑄造技術(shù)拓展出更大的發(fā)展空間，進(jìn)一步為企業(yè)創(chuàng)造大的經(jīng)濟(jì)效益。