北美和欧洲消失模铸造发展现状

一、北美和欧洲在消失模铸造科学研究上的3大热门话题

热门话题之一:减轻或清除消失模铝合金铸造缺陷。

在45篇报告或论文中,有关于怎样减轻或清除铝合金铸造缺陷的文章内容高达十一篇,数篇论文是有关于如何消除消失模铸造铝合金铸件头疼的难题———碳参杂冷隔缺陷。碳参杂冷隔缺陷指的是出现于两股金属流相遇处,还没有浸润互熔而造成的“冷隔”。特别对于发动机缸盖和缸体这样的复杂铸造件,碳参杂冷隔易造成液体在铸造件内部渗漏,或造成金属疲劳断裂。

因而许多领域专家从下列不同的角度来讨论如何消除碳参杂冷隔缺陷:①根据如何提高铝合金流动性来减少碳参杂冷隔缺陷;②根据提升涂层渗透能力,使涂层及时排出金属前沿的分解产物而获得合格铝合金压铸件;③精密铸造公司企业选用了许多加工工艺方式 将碳参杂物挪到非关键位置,或根据更改浇注口具体位置、调整模样在砂箱中的具体位置、或在金属浇注时抽真空来减轻碳参杂物;④美国MercuryMarine公司企业则采取在砂箱内加压的新技术,有效地解决了冷隔和缩松缺陷,提升了铸铝件的气密性。

在这些论文中,美国StryroChem公司企业Fred教授《美国消失模发展———对EPS珠粒新改进》文章内容值得一读。该文阐述了北美地区和欧洲地区在消失模铝合金铸造上获得成功,是与科学研究机构、精密铸造公司企业以及原料采购厂家长期性相互合作连续不断科学研究不断实践的結果。

二十世纪90年代中后期,StyroChem公司企业就开发出比较适用于铸铝件的聚苯乙烯(EPC)产品T180D,它的发泡介质是由3种同分异构体戊烷(正戊烷、异戊烷和环戊烷)组成。组合的戊烷可使EPS珠粒更容易发泡到低密度状态(17.6g/L)。密度越低,在精密铸造过程中汽化裂解的剩余物越少。

与此同时,该公司企业还研制出在EPS中添加zhuanli成分有机溴化添加剂。该添加剂在均匀升高温度时,能快速降低EPS分子量,使气体和液体副产物能够 提前从陶瓷涂层上排出,不容易在金属液中形成碳缺陷。StyroChem公司企业还建设了一个综合型的消失模铸造厂,来探究有机溴化添加剂是否能够更改EPS的降解产物的成分,试验表明在某一些条件下,它能够 减少甚至于彻底清除压铸件的碳参杂物。目前该公司企业开发的含有溴化添加剂的EPS原料已在消失模铸铝企业推广使用。

热点之二:发泡模具及白区制模工艺。

在四十五篇汇报和文章内容中,有十篇汇报阐述发泡模具及白区制模工艺。在其中非常值得推荐的内容有:普及发泡模具的CAD/CAE/CAM工艺,缸体和缸盖的分块工艺,及其多块模片的粘接加工工艺等。

热点之三:消失模铸造CAE和快速原型工艺。

将先进的CAE分析软件和快速制造工艺用于消失模铸造已变成发展趋势。相关铸造仿真模拟和快速制造的文章内容共6篇。涉及以下多个方面:①对复杂铸造件如缸盖的发泡模具,用计算机动态仿真模拟泡沫珠粒充填模腔的过程,用仿真模拟結果指导射料枪的安放位置和排气塞的布局;②对发泡模具温度场的仿真模拟,用于指导模具壁厚和进排气的的设计;③仿真模拟消失模铸造过程,即同时呈现泡沫模消失过程和金属液充填过程,德国MAGMA公司开发设计出消失模铸造专用模拟软件,已对箱体、曲轴、缸体及其大型覆盖件等复杂铸造件进行仿真模拟,其結果得到客户五星好评;④用数控直接生产加工出泡沫原型的方法,再用消失模铸造加工工艺快速提供铸造件样件;⑤开发设计多种采用快速制模的方法,缩短发泡模具的开模周期。

二、北美和欧洲消失模铸造公司的基本情况

美国Michigan会议和AFS2002会议主要反映出美国消失模铸造的新成就,德国Paderborn会议展示了德国、美国、意大利和荷兰等发达国家进入二十一世纪后的消失模铸造的整体水平。美国、德国和意大利等发达国家是在多个汽车集团的积极参与下,致力于消失模铸造研究,经历了较长的工艺累积,已进入大批量生产铝合金和黑色铝合金铸造件的工艺成熟期。在四十五篇汇报中,有十多篇汇报是对消失模铸造进行综合评价。在其中美国ParkerStroom的《发挥消失模加工工艺优势,开拓高附加值铸造件市场》的汇报内容丰富。

Parker先生在美国从事消失模铸造达20余年,他曾参与美国消失模铸造的几项大工程,如GM的Saturn工程、GMPowertrain工程及其MercuryMarine工程,后任Vulcan公司的技术总监。他的汇报列举出十二家铝合金消失模铸造取得成功公司和十一家黑色铝合金消失模铸造取得成功公司。

相结合Parker先生的报告,并参照美国精密铸造学会2002年正式出版发行的消失模铸造公司企业及供需手册，例举出北美和欧洲采用消失模铸造生产铝合金铸件的前前十名公司企业和黑色合金铸造件的前前十名公司企业的主要产品和产量情况。

2001年美国6家公司企业消失模铝合金铸件的总产量已超过8万t,在其中铝合金铸件年产超过万t的公司企业就会有4家。可以说目前在美国用消失模铸造生产铝合金铸件的产量有很大的超过黑色合金铸造件产量的趋势。在近几年AFS举办的每届铸造件评优活动中,都有许多消失模铝合金铸件入选。二零零三年上半年以来ASF又评选出的10件优异铸造件,在其中就会有两件消失模铸件金榜提名:一件是GM2Powertrain公司企业生产的铝合金4缸缸体和缸盖,另一件是加拿大VehcomCastManufacturing提供的汽车压力气管。