铸造是汽车、电力、钢铁、石化、造船、装备制造等支柱产业的基础制造技术,新一代铸造技术也是当代材料工程和先进制造技术的重要内容。我国已是世界铸件生产第一大国,21世纪以来,我国铸造业迎来了持续发展的大好局面,同时也面临对铸件生产的技术水平、质量、能源消耗、环境污染等方面的严峻挑战。
消失模铸造是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模样黏结组合成模样簇,刷涂耐火涂料并烘干后,埋在干硅砂或镁橄榄石砂、宝珠砂中振实造型,在负压下浇注,使模样汽化,由金属液占据模样位置,凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。消失模铸造技术被铸造界的人士称为21世纪的铸造技术和铸造工业的绿色革命。在制造业的迅猛发展及对低碳经济的日益严格的要求下,消失模铸造技术以其无与伦比的优势,成为改造传统铸造产业应用最广的高新技术之一。
2018年,我国各类铸件总产量为4935万t,消失模铸造相关企业数量已经达到2000多家,消失模铸造生产线已经达到300多条,消失模铸件年总产量已经突破300万t。实型铸件与消失模铸件产量基本持平,相比而言,实型铸造比消失模铸造进步稍快,继续占领世界产量第一。我国实型铸造铸件和消失模铸造铸件绝大部分是铸铁件和铸钢件,有色金属铸件消失模铸造也有了较大发展。各企业生产技术逐渐走向成熟和规模化,目前已经建成和在建的年产超过万吨的实型铸造和消失模铸造厂家达到50余家。目前,我国企业的铸件水平还落后于西方发达国家,主要表现在:铸件整体档次低,多为低端产品;铸件成品率低,不合格品率高;我国消失模铸铝无论生产企业还是铸件产量与国外形成倒挂态势(国外消失模铸铝件占消失模铸件总产量多为60%~80%,我国消失模铸铝件占比不到5%);消失模铸造关键设备功能及性能不及国外。
消失模铸造工艺可大幅降低劳动力需求和操作难度,尤其能够保证铸件的高品质。我国消失模铸造灰铸铁箱体类铸件基本成熟,铸钢件、球墨铸铁件正在走向成熟,消失模铸铝件还不成熟。除了生产工艺较成熟外,我国消失模铸造关键设备、重要原辅材料基本上还不成熟。消失模专用材料还处在初级阶段;消失模专用关键设备还有很大的提升空间;消失模尾气处理装置还不成熟,需要加大力度研发;消失模铸造标准为数不多,大多数工艺需要的标准还未制定。发达国家的消失模铸造装备较为先进,我国的设备企业也正在逐步加大创新力度。我国消失模铸造整体生产流水线技术已经有了很大的进步,机械化、自动化,甚至数字化在一些企业也已经建立或正在建立。消失模铸造关键设备振实台、成形机、模样等这几项与国外相差很大。这些关键设备技术也在不断发展,提升的空间很大。铸件缺陷一直是困扰我国铸造企业发展的症结,产生缺陷的原因有很多,比如原材料、设备、人工操作等。铸件缺陷产生的因素很多,并且相互影响、相互交叉,同一缺陷可能由多种因素引起,这就是铸造缺陷不易找到病根的原因。要控制铸造缺陷不产生或少产生,主要在关键设备、关键原辅材料、7S精益管理几个方面。目前最容易做到,但多数企业还做不到的就是精细化管理。管理中的工艺管理、材料管理、操作管理、工序管理、质量管理、人才管理等水平上去了,就可以部分弥补其他条件较差带来的问题。发展的前景是工艺水平、设备水平、控制水平,尽量少用人操作,多用机器代替人,是减少缺陷的总的发展方向。目前面临的问题:模样成形变形问题,发展干模出型就很有必要;与美国、德国等国家相比,我国的消失模铸造振实台还有相当大的发展空间。
随着我国消失模铸造的快速发展,众多企业从事消失模铸造的广大工程技术人员、管理人员以及现场的实际操作者反映迫切希望对《消失模铸造及实型铸造技术手册》进行再版。本手册就是在第1版的基础上修订而成的。此次修订进一步修正了第1版不妥当的文字表述,增加了目前消失模铸造书籍空缺而读者急需的“消失模铸造和实型铸造的质量管理”一章,同时又增加了近几年消失模铸造和实型铸造的典型成功案例。
本手册内容注重实用,以消失模铸造及实型铸造生产工艺为线索,涉及消失模铸造及实型铸造生产的主要方面:工艺、设备、原辅材料、节能环保、质量控制等,全面总结了近年来消失模铸造及实型铸造生产方面的技术数据、图表和应用成果,全书汇集了近20年来国内外在消失模铸造及实型铸造技术方面的成熟经验和应用实例,希望对读者从事消失模铸造及实型铸造生产实践提供有益的指导。
为了使手册内容既贴近生产实际,又具有一定的深度和广度,参加编写的人员都是从事消失模铸造生产实践多年的学者、企业领导和一线专家。
本手册由邓宏运、王春景任主编,阴世河、章舟任副主编。具体分工如下:
第1章概述 章舟 李增民 王春景
第2章泡沫塑料模样的制造及发泡成形设备 邓宏运 厉三余 应根鹏
第3章消失模模具的设计及制造 刘中华 邓宏运
第4章消失模铸造及实型铸造涂料 徐庆柏 邓宏运 李保良
第5章消失模铸造及实型铸造造型材料和造型工艺 王春景
第6章消失模铸造及实型铸造工艺 邓宏运