北美和歐洲消失模鑄造發展現狀

一、北美和歐洲在消失模鑄造科學研究上的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篇報告或論文中,有關于怎樣減輕或清除鋁合金鑄造缺陷的文章內容高達十一篇,數篇論文是有關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于兩股金屬流相遇處,還沒有浸潤互熔而造成的“冷隔”。特別對于發動機缸蓋和缸體這樣的復雜鑄造件,碳參雜冷隔易造成液體在鑄造件內部滲漏,或造成金屬疲勞斷裂。

因而許多領域專家從下列不同的角度來討論如何消除碳參雜冷隔缺陷:①根據如何提高鋁合金流動性來減少碳參雜冷隔缺陷;②根據提升涂層滲透能力,使涂層及時排出金屬前沿的分解產物而獲得合格鋁合金壓鑄件;③精密鑄造公司企業選用了許多加工工藝方式 將碳參雜物挪到非關鍵位置,或根據更改澆注口具體位置、調整模樣在砂箱中的具體位置、或在金屬澆注時抽真空來減輕碳參雜物;④美國MercuryMarine公司企業則采取在砂箱內加壓的新技術,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StryroChem公司企業Fred教授《美國消失模發展———對EPS珠粒新改進》文章內容值得一讀。該文闡述了北美地區和歐洲地區在消失模鋁合金鑄造上獲得成功,是與科學研究機構、精密鑄造公司企業以及原料采購廠家長期性相互合作連續不斷科學研究不斷實踐的結果。

二十世紀90年代中后期,StyroChem公司企業就開發出比較適用于鑄鋁件的聚苯乙烯(EPC)產品T180D,它的發泡介質是由3種同分異構體戊烷(正戊烷、異戊烷和環戊烷)組成。組合的戊烷可使EPS珠粒更容易發泡到低密度狀態(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,該公司企業還研制出在EPS中添加專利成分有機溴化添加劑。該添加劑在均勻升高溫度時,能快速降低EPS分子量,使氣體和液體副產物能夠 提前從陶瓷涂層上排出,不容易在金屬液中形成碳缺陷。StyroChem公司企業還建設了一個綜合型的消失模鑄造廠,來探究有機溴化添加劑是否能夠更改EPS的降解產物的成分,試驗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。目前該公司企業開發的含有溴化添加劑的EPS原料已在消失模鑄鋁企業推廣使用。

熱點之二:發泡模具及白區制模工藝。

在四十五篇匯報和文章內容中,有十篇匯報闡述發泡模具及白區制模工藝。在其中非常值得推薦的內容有:普及發泡模具的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。

熱點之三:消失模鑄造CAE和快速原型工藝。

將先進的CAE分析軟件和快速制造工藝用于消失模鑄造已變成發展趨勢。相關鑄造仿真模擬和快速制造的文章內容共6篇。涉及以下多個方面:①對復雜鑄造件如缸蓋的發泡模具,用計算機動態仿真模擬泡沫珠粒充填模腔的過程,用仿真模擬結果指導射料槍的安放位置和排氣塞的布局;②對發泡模具溫度場的仿真模擬,用于指導模具壁厚和進排氣的的設計;③仿真模擬消失模鑄造過程,即同時呈現泡沫模消失過程和金屬液充填過程,德國MAGMA公司開發設計出消失模鑄造專用模擬軟件,已對箱體、曲軸、缸體及其大型覆蓋件等復雜鑄造件進行仿真模擬,其結果得到客戶五星好評;④用數控直接生產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開發設計多種采用快速制模的方法,縮短發泡模具的開模周期。

二、北美和歐洲消失模鑄造公司的基本情況

美國Michigan會議和AFS2002會議主要反映出美國消失模鑄造的新成就,德國Paderborn會議展示了德國、美國、意大利和荷蘭等發達國家進入二十一世紀后的消失模鑄造的整體水平。美國、德國和意大利等發達國家是在多個汽車集團的積極參與下,致力于消失模鑄造研究,經歷了較長的工藝累積,已進入大批量生產鋁合金和黑色鋁合金鑄造件的工藝成熟期。在四十五篇匯報中,有十多篇匯報是對消失模鑄造進行綜合評價。在其中美國ParkerStroom的《發揮消失模加工工藝優勢,開拓高附加值鑄造件市場》的匯報內容豐富。

Parker先生在美國從事消失模鑄造達20余年,他曾參與美國消失模鑄造的幾項大工程,如GM的Saturn工程、GMPowertrain工程及其MercuryMarine工程,后任Vulcan公司的技術總監。他的匯報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。

相結合Parker先生的報告,并參照美國精密鑄造學會2002年正式出版發行的消失模鑄造公司企業及供需手冊，例舉出北美和歐洲采用消失模鑄造生產鋁合金鑄件的前前十名公司企業和黑色合金鑄造件的前前十名公司企業的主要產品和產量情況。

2001年美國6家公司企業消失模鋁合金鑄件的總產量已超過8萬t,在其中鋁合金鑄件年產超過萬t的公司企業就會有4家?？梢哉f目前在美國用消失模鑄造生產鋁合金鑄件的產量有很大的超過黑色合金鑄造件產量的趨勢。在近幾年AFS舉辦的每屆鑄造件評優活動中,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又評選出的10件優異鑄造件,在其中就會有兩件消失模鑄件金榜提名:一件是GM2Powertrain公司企業生產的鋁合金4缸缸體和缸蓋,另一件是加拿大VehcomCastManufacturing提供的汽車壓力氣管。