一、北美和歐洲在消失模鑄造科學(xué)研究上的3大熱門話題

熱門話題之一:減輕或清除消失模鋁合金鑄造缺陷。

在45篇報(bào)告或論文中,有關(guān)于怎樣減輕或清除鋁合金鑄造缺陷的文章內(nèi)容高達(dá)十一篇,數(shù)篇論文是有關(guān)于如何消除消失模鑄造鋁合金鑄件頭疼的難題———碳參雜冷隔缺陷。碳參雜冷隔缺陷指的是出現(xiàn)于兩股金屬流相遇處,還沒有浸潤(rùn)互熔而造成的“冷隔”。特別對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋和缸體這樣的復(fù)雜鑄造件,碳參雜冷隔易造成液體在鑄造件內(nèi)部滲漏,或造成金屬疲勞斷裂。

因而許多領(lǐng)域?qū)＜覐南铝胁煌慕嵌葋碛懻撊绾蜗紖㈦s冷隔缺陷:①根據(jù)如何提高鋁合金流動(dòng)性來減少碳參雜冷隔缺陷;②根據(jù)提升涂層滲透能力,使涂層及時(shí)排出金屬前沿的分解產(chǎn)物而獲得合格鋁合金壓鑄件;③精密鑄造公司企業(yè)選用了許多加工工藝方式 將碳參雜物挪到非關(guān)鍵位置,或根據(jù)更改澆注口具體位置、調(diào)整模樣在砂箱中的具體位置、或在金屬澆注時(shí)抽真空來減輕碳參雜物;④美國(guó)MercuryMarine公司企業(yè)則采取在砂箱內(nèi)加壓的新技術(shù),有效地解決了冷隔和縮松缺陷,提升了鑄鋁件的氣密性。

在這些論文中,美國(guó)StryroChem公司企業(yè)Fred教授《美國(guó)消失模發(fā)展———對(duì)EPS珠粒新改進(jìn)》文章內(nèi)容值得一讀。該文闡述了北美地區(qū)和歐洲地區(qū)在消失模鋁合金鑄造上獲得成功,是與科學(xué)研究機(jī)構(gòu)、精密鑄造公司企業(yè)以及原料采購(gòu)廠家長(zhǎng)期性相互合作連續(xù)不斷科學(xué)研究不斷實(shí)踐的結(jié)果。

二十世紀(jì)90年代中后期,StyroChem公司企業(yè)就開發(fā)出比較適用于鑄鋁件的聚苯乙烯(EPC)產(chǎn)品T180D,它的發(fā)泡介質(zhì)是由3種同分異構(gòu)體戊烷(正戊烷、異戊烷和環(huán)戊烷)組成。組合的戊烷可使EPS珠粒更容易發(fā)泡到低密度狀態(tài)(17.6g/L)。密度越低,在精密鑄造過程中汽化裂解的剩余物越少。

與此同時(shí),該公司企業(yè)還研制出在EPS中添加zhuanli成分有機(jī)溴化添加劑。該添加劑在均勻升高溫度時(shí),能快速降低EPS分子量,使氣體和液體副產(chǎn)物能夠 提前從陶瓷涂層上排出,不容易在金屬液中形成碳缺陷。StyroChem公司企業(yè)還建設(shè)了一個(gè)綜合型的消失模鑄造廠,來探究有機(jī)溴化添加劑是否能夠更改EPS的降解產(chǎn)物的成分,試驗(yàn)表明在某一些條件下,它能夠 減少甚至于徹底清除壓鑄件的碳參雜物。目前該公司企業(yè)開發(fā)的含有溴化添加劑的EPS原料已在消失模鑄鋁企業(yè)推廣使用。

熱點(diǎn)之二:發(fā)泡模具及白區(qū)制模工藝。

在四十五篇匯報(bào)和文章內(nèi)容中,有十篇匯報(bào)闡述發(fā)泡模具及白區(qū)制模工藝。在其中非常值得推薦的內(nèi)容有:普及發(fā)泡模具的CAD/CAE/CAM工藝,缸體和缸蓋的分塊工藝,及其多塊模片的粘接加工工藝等。

熱點(diǎn)之三:消失模鑄造CAE和快速原型工藝。

將先進(jìn)的CAE分析軟件和快速制造工藝用于消失模鑄造已變成發(fā)展趨勢(shì)。相關(guān)鑄造仿真模擬和快速制造的文章內(nèi)容共6篇。涉及以下多個(gè)方面:①對(duì)復(fù)雜鑄造件如缸蓋的發(fā)泡模具,用計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真模擬泡沫珠粒充填模腔的過程,用仿真模擬結(jié)果指導(dǎo)射料槍的安放位置和排氣塞的布局;②對(duì)發(fā)泡模具溫度場(chǎng)的仿真模擬,用于指導(dǎo)模具壁厚和進(jìn)排氣的的設(shè)計(jì);③仿真模擬消失模鑄造過程,即同時(shí)呈現(xiàn)泡沫模消失過程和金屬液充填過程,德國(guó)MAGMA公司開發(fā)設(shè)計(jì)出消失模鑄造專用模擬軟件,已對(duì)箱體、曲軸、缸體及其大型覆蓋件等復(fù)雜鑄造件進(jìn)行仿真模擬,其結(jié)果得到客戶五星好評(píng);④用數(shù)控直接生產(chǎn)加工出泡沫原型的方法,再用消失模鑄造加工工藝快速提供鑄造件樣件;⑤開發(fā)設(shè)計(jì)多種采用快速制模的方法,縮短發(fā)泡模具的開模周期。

二、北美和歐洲消失模鑄造公司的基本情況

美國(guó)Michigan會(huì)議和AFS2002會(huì)議主要反映出美國(guó)消失模鑄造的新成就,德國(guó)Paderborn會(huì)議展示了德國(guó)、美國(guó)、意大利和荷蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)入二十一世紀(jì)后的消失模鑄造的整體水平。美國(guó)、德國(guó)和意大利等發(fā)達(dá)國(guó)家是在多個(gè)汽車集團(tuán)的積極參與下,致力于消失模鑄造研究,經(jīng)歷了較長(zhǎng)的工藝?yán)鄯e,已進(jìn)入大批量生產(chǎn)鋁合金和黑色鋁合金鑄造件的工藝成熟期。在四十五篇匯報(bào)中,有十多篇匯報(bào)是對(duì)消失模鑄造進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。在其中美國(guó)ParkerStroom的《發(fā)揮消失模加工工藝優(yōu)勢(shì),開拓高附加值鑄造件市場(chǎng)》的匯報(bào)內(nèi)容豐富。

Parker先生在美國(guó)從事消失模鑄造達(dá)20余年,他曾參與美國(guó)消失模鑄造的幾項(xiàng)大工程,如GM的Saturn工程、GMPowertrain工程及其MercuryMarine工程,后任Vulcan公司的技術(shù)總監(jiān)。他的匯報(bào)列舉出十二家鋁合金消失模鑄造取得成功公司和十一家黑色鋁合金消失模鑄造取得成功公司。

相結(jié)合Parker先生的報(bào)告,并參照美國(guó)精密鑄造學(xué)會(huì)2002年正式出版發(fā)行的消失模鑄造公司企業(yè)及供需手冊(cè)，例舉出北美和歐洲采用消失模鑄造生產(chǎn)鋁合金鑄件的前前十名公司企業(yè)和黑色合金鑄造件的前前十名公司企業(yè)的主要產(chǎn)品和產(chǎn)量情況。

2001年美國(guó)6家公司企業(yè)消失模鋁合金鑄件的總產(chǎn)量已超過8萬t,在其中鋁合金鑄件年產(chǎn)超過萬t的公司企業(yè)就會(huì)有4家?？梢哉f目前在美國(guó)用消失模鑄造生產(chǎn)鋁合金鑄件的產(chǎn)量有很大的超過黑色合金鑄造件產(chǎn)量的趨勢(shì)。在近幾年AFS舉辦的每屆鑄造件評(píng)優(yōu)活動(dòng)中,都有許多消失模鋁合金鑄件入選。二零零三年上半年以來ASF又評(píng)選出的10件優(yōu)異鑄造件,在其中就會(huì)有兩件消失模鑄件金榜提名:一件是GM2Powertrain公司企業(yè)生產(chǎn)的鋁合金4缸缸體和缸蓋,另一件是加拿大VehcomCastManufacturing提供的汽車壓力氣管。