V法工艺介绍


现在你已经是众多V法铸造工艺工作者的一员,很有必要对V法工艺的所有优势有一个清晰的认识。

V法工艺与其他成形工艺相比还会有一些间接的优势,但是与已经很成熟且快速的自动化湿型铸造生产线(每小时200到600箱)相比就称不上是种更经济的工艺了,V法工艺只是较低的生产率的工艺中有一定的优势。

为了能让你尽可能的利用好V法的每一个优势,本文将它的优势都列出来并附带上一些说明,这些说明并没有因重要性的大小而有先后顺序地列出。

1、不需购买粘结剂,这是个很容易被低估的节省成本的优势。铸造工作者往往只记住了诸如膨润土、粘土、煤粉等成本,而忽视了这些材料的运输、储藏等以及其他一些间接成本。几个月使用量的薄膜可以存储在非常小的空间而花很少的费用。由于薄膜的运输极为便利,薄膜一般只需要储存不超过2到4个月的薄膜使用量。

2、防止偷盗。对一个工厂的库存而言,不可能把所有的物品一一上锁来防止它们被盗,但对于v法铸造用材料塑料薄膜和胶带则需要做好防盗措施,将它们存放在库房里并锁好,因为薄膜和胶带对于家庭作坊式工厂还是有很强的吸引力。

3、通用性。V法适用于很多种合金铸造如:铝、铜、铜基合金、铁、钢和特种合金等。也许你会选择一类金属用v法进行铸造生产,但在基于正常冶金原理考虑的情况下,你也可以使用这种工艺浇注其他类合金。当然这不是意味着你可以不经过什么工艺改变而把生产锰钢铸件的工艺条件用于生产镁合金铸件,但是可以用相同的砂型浇注灰铁、铸钢、铝合金等。

4、模具不需喷涂油漆等。在本书其他章节里叙述过v法模具在覆膜造型后起箱很容易,因此无需在模具上喷涂油漆。这样不仅可以减少材料的成本以及运输、库存成本,还能有利于环保而使安全主管和卫生条例监管员很满意。

5、不需要混砂机。这样不仅可以大幅度减少电力的使用,而且由于这些设备的维护以及使用不当造成问题都可以不用理会,这也是需要一笔不少的投入。

6、不需要落砂设备。这也是一个可以大幅度减少设备投入以及投入之后的维护费用。没有使用这些落砂设备还可以减少铸件在落砂时由于与落砂板碰撞而受损。

7、抛丸处理量减少。这也是一大笔投入。在正常生产情况下,v法铸件与其他工艺成形的铸件相比,无论使用哪种抛丸机都减少了一半的抛丸时间。换句话说,本需要10分钟的抛丸处理,v法铸造只需5分钟。也可以不断的尝试用更少的抛丸时间,直到铸件表面刚好达到所需抛丸处理的要求。抛丸设备是铸造厂所需要的较为昂贵的设备,而且极易磨损需要维护,因为抛丸机工作的同时也在损坏其内部。减少抛丸处理的时间同时这样就可以提高抛丸机的使用寿命和减少维护费用,此外企业不可能完全不使用抛丸机去处理铸件表面而使其有更好表面。

8、低耗能。与其他工艺相比,由于不需要混砂机、落砂设备、液压或气动成型机等设备,v法工艺可以大幅度地减少能源的使用。它的主要能耗设备是真空系统,所以只需要合理的控制真空泵的使用就可以降低能耗。真空设备需要量与需要真空支持的砂箱对应:更多的砂箱需要更多的真空支持。等铸件冷却到合适温度,真空关闭后铸型也会得到良好的支撑。确定铸件得到安全的冷却凝固的时间,然后关闭去除真空让铸件在铸型中静态下冷却凝固。在落砂取出铸件时,再次开启真空阀门。快速解箱也是可以减少能耗的,快速解箱让铸件生产周期缩短从而减少了资金的投入。

9、低噪音。这也许是一个并不明显的优势,但是低噪音的环境降低了工人耳朵受损的危害。噪音来源是真空泵的驱动电机,电机是可以隔离在隔音房里,真空抽气管可以铺设在闲置区域。

10、没有烟雾和难闻的气味。不仅减少了有味道的材料的使用,而且在普通工艺浇注过程中的烟雾、粉尘、来自砂芯的气味都会在浇注后数小时逸出,而在v法工艺这些都会被真空管抽走了。

11、减少砂控。由于v法使用的干砂不像普通工艺使用的砂一样需要检测水分、强度、透气性、粘土和含碳物质的含量等。仅需要在使用干砂后每天去检查干砂粒度,往后就可以慢慢延长检查粒度的时间到每周一次甚至是每月一次。

12、更少的铸造缺陷。由于没有使用混砂设备,混砂所带来的夹杂物导致的缺陷也就没有了。但是并不是v法工艺浇注时没有夹杂物,只是说没有因为使用质量不好的砂而带来的夹杂物。而其他工艺则这方面的问题就有不少。

13、模具费用低。你现在使用的模具可能没什么问题,但有时候为了适用于新的抽气负压箱需要改变模具,这时只需要重新把模具定位在胶合板上再做一些修改,是不需要购买昂贵的金属模具的,使用木模就可以做一些修改应用于不同尺寸的抽气负压箱。对木模做的暂时的改动还可以用粘土或是蜡质材料做修补。模具上转角地方不要用皮质材料做过渡圆角,塑料薄膜就可以形成很好的圆角。这些不仅节省了模具的成本,还减少了模具清理维护的成本。

14、模具维护费用低。因为干砂没有跟着模具直接接触,因而就不会产生模具的磨损,这样可以节省很可观模具维护费用,尤其与使用抛砂造型的工艺相比。

15、简化砂处理系统。V法所需要的砂处理系统只含有:落砂板和底漏板、砂传送系统、砂冷却系统、芯头过滤筛、砂库和过滤网。砂处理系统的简化减少了诸如混砂、机械落砂时和使用粘结剂等所造成的问题。

16、干砂中没有水分。目前你生产工艺中出现的一些问题多少是因为砂中的水分影响所造成的?是因为水分多了还是少了所导致的?这些问题在v法中都得到了解决,因为它使用干砂。

17、砂型没有时效性。一般的铸造工人都知道湿型砂在造型好后如不尽快浇注会产生什么样的问题。砂型会变干,铸钢使用的砂型会发酵。还有化学粘结剂砂对时间要求更高,一旦超过一定时间这些砂型是不能用来浇注的。而v法使用的是无粘结剂的干砂,干砂冷却后什么时候再用是没有限制的。

18、设备和工艺过程占地面积小。现在用地成本较高,较少的占地面积可以减少铸造工厂的成本。化学粘结剂砂型需要在浇注前静置有时候高达24小时,而v法砂型成型后可以立即浇注,这样可以更合理的节省用地面积。相比湿型铸造落砂,v法铸造落砂更简单,占地面积小。

19、产品和材料库存费用更少。前文讨论过v法铸造薄膜存储和其他工艺的粘结剂等材料的存储费用对比,v法铸造有明显的优势,还有成型材料和铸件成品的库存成本都在减少。

20、铸件有更好的表面质量。铸件表面质量好是它的卖点之一。V法使用细砂成型有利于生产表面光洁的铸件,这是成型优良铸件的特征。以前一个铸件的零件需要表面修补和磨削得到较好的表面,现在v法铸造的铸件则只需喷涂油漆即可。

21、较小的机械加工余量。因为v法生产的铸件变形小且有稳定的尺寸,机械加工余量就减小了。任何加工工厂都对减少加工余量感兴趣,因为加工成本与加工余量成正比关系。

22、降低清理成本。我们已经提到过v法工艺降低了抛丸清理的成本和各部分连接处过渡所带来的清理成本问题。如设计更好的浇道和芯头让芯头芯子与浇道契合更好、尽可能在保证铸件成型稳定的前提下减少冒口数量、将浇道设置在加工面上让其朝下放置,这些措施均能得到良好的表面质量以减少清理成本。此外,还有因为用砂造成的缺陷减少,尤其金属液渗透到干砂中所造成的加工成本最多,这样可以减少一大笔的成本投入。

23、金属液流动性更好。型腔中的负压扮演着通气孔的作用,负压迫使金属液流动加快且不会发生化学反应。

24、更少的设备维护。使用V法可以减少一些主要让人头疼的设备维护如:混砂机、落砂机、破碎机、抛丸机等设备维护修理。

25、不需要经验丰富的工人。V法工艺是种简单的工艺,工人可以很容易的学会,所以不需要很多高级技术人才,与传统的铸造工艺湿型铸造和化学粘结剂砂铸造需要经验丰富的工人相比,这种优势更为突出。

26、用砂成本更低。V法铸造用砂可以在不加新砂的情况下使用18个月,用砂唯一成本是运输和冷却。

27、对环境较好。这是个难以估算的优势,但是好的工作环境可以很容易的招聘到工人,可以让环境卫生监督员和工厂附近的住户不反对生产。

28、除尘效果更好。没有粘结剂的干砂在运送时很容易产生粉尘,因此需要很好的除尘设备架设在运送的节点处。但是在v法除尘设备中细砂粉尘被收集到除尘器的底部后立即被运送到砂系统中,这样有利于干砂粒度分布合适均匀。而湿型铸造用砂除尘成本是较高的。

29、落砂取件更方便。如果没有亲眼看落砂过程,很难相信v落砂时如此简单,不需要震动和敲击落砂。大型铸件也许需要等到完全冷却后才能落砂,等到铸件冷却后干砂很容易被清除。只要铸件冷却到显现金属颜色这些干砂自动就会脱落,但是用砂系统需要尽可能回收干砂。

30、砂箱不会受损。因为在用砂箱时没有震击、受挤压和敲击,砂箱的维修费用减少。铸造工人仍将偶尔金属液过浇和跑火而损坏砂箱。还有一个问题,就是金属液或是未完全冷去的高温铸件直接接触砂箱抽气室过滤网和抽气软管使之受损。一旦这些受损就需要马上修复和更换,而且一定数量的干砂需要从真空设备中取出。

31、大砂箱可以同时浇注多件小型铸件。如果因条件和生产限制,需要用大砂箱浇注小件时,是可以这样的。不用考虑浇注金属液与干砂的比例,因为干砂使用量的增加并不会提高砂的成本。

32、低投入。这或许不大可信,总的来说,v法的生产速度不快,但由于不需要安装湿型砂铸造需要的混砂机、落砂等设备,减少了不少的资金投入。还有v法使用的是干砂与使用化学造型材料的工艺相比,造型材料的成本也大幅度下降,这也节省相当大的资金投入。

33、除尘罩数量减少。在金属液浇注中和浇注完成后,负压一直在吸收金属浇注引起的烟气和粉尘,这些粉尘物质随着负压气流进入水过滤器而被收集。

34、需要的冒口数量减少。过去到目前铸造工人一直在探索如何在保证铸件成型良好的前提下减少冒口数量。V法对减少冒口需要在两方面做一些考虑,首先是由于抽负压铸型强度大不会出现型壁位移的现象。其二是让冒冷却缓慢,更好的起到补缩的作用。只要小心的设计,冒口的数量是可以减少的。用V法铸钢,冒口的使用量可以很容易缩减5-15%

35、砂芯出气孔减少。在大部分情况下,芯子可以不用设出气孔,因为芯头处接触的金属会使它附近的塑料膜熔化,让芯头局部受负压作用,这样可以抽出砂芯受热产生的气体。如果芯头局部受负压作用小,你可以用小针扎破芯头附近的薄膜,这样负压会抽取更多的砂芯中气体。

36、砂不用回收处理。

37、干砂不会结块而被丢弃。

38、铸件无需拔模斜度。

V法铸造的不足

如果仅仅探讨v法的优势而不说说其存在的不足之处是不合理的。它的不利之处也应当被读者熟知。V法的不足之处:

1塑料薄膜是石油化工的副产品,其成本易受石油价格波动的影响,当然薄膜成本相比于工艺总成本是及其小的。

2需要不断地更新工艺,例如真空系统的配置和浇冒口系统的差异。

3 自动化的应用有时候受到局限;

4 模具更换的考虑是必要的,尽管可能次数很少。

5 V法工艺不可能适用所有的铸件,但是任何一种工艺都有自身的局限性

6这门工艺需要花时间去认真学习。

资料来源——《V法铸造手册》第十九章:V法铸造的优势