在全部鑄件產(chǎn)量中,60%—70%的鑄件是用砂型生產(chǎn)的,而且其中70%左右是用粘土砂型生產(chǎn)的。主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短。所以像汽車的發(fā)動機氣缸體、汽缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產(chǎn)的。
當(dāng)濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤到幾十公斤,而粘土干型生產(chǎn)的鑄件可重達(dá)幾十噸。一般來講,對于中、大型鑄件,鑄鐵件可以用樹脂自硬砂型、鑄鋼件可以用水玻璃砂型來生產(chǎn),可以獲得表面光潔的鑄件,但成本較高。
當(dāng)然,砂型禹城精密鑄造生產(chǎn)的鑄件精度、表面光潔度、材質(zhì)的密度和金相組織、機械性能等方面相對差一些,所以當(dāng)鑄件的這些性能要求更高時,應(yīng)該采用其它鑄造方法,例如熔模(失蠟)鑄造、壓鑄、低壓鑄造等等。
鑄造方法應(yīng)和生產(chǎn)批量對應(yīng)例如砂型鑄造,大量生產(chǎn)的工廠應(yīng)創(chuàng)造條件采用技術(shù)好一些的造型、造芯方法。老式的震擊式或震壓式造型機生產(chǎn)線生產(chǎn)率不夠高,工人勞動強度大,噪聲大,不適應(yīng)大量生產(chǎn)的要求,應(yīng)逐步加以改造。
對于小型鑄件,可以采用水平分型或垂直分型的無箱高壓造型機生產(chǎn)線、實型造型生產(chǎn)效率又高,占地面積也少;對于中件可選用各種有箱高壓造型機生產(chǎn)線、氣沖造型線,以適應(yīng)快速、高精度造型生產(chǎn)線要求,造芯方法可選用冷芯盒、熱芯盒、殼芯等制芯方法。中等批量的大型鑄件可以考慮應(yīng)用樹脂自硬砂造型和造芯。
單件小批生產(chǎn)的重型鑄件,手工造型仍是重要的方法,手工造型能適應(yīng)各種復(fù)雜的要求比較靈活,不要求很多工藝裝備。可以應(yīng)用水玻璃砂型、VRH法水玻璃砂型、郵寄酯水玻璃自硬砂型、粘土干型、樹脂自硬砂型及水泥砂型等;
對單間生產(chǎn)的重型鑄件,采用地坑造型法成本低,投產(chǎn)快。批量生產(chǎn)或長期生產(chǎn)的定型產(chǎn)品采用多箱造型、劈箱造型法比較適宜,雖然模具、砂箱等開始投資高,但可從節(jié)約造型工時、提高產(chǎn)品質(zhì)量方面得到補償。低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法,因設(shè)備和模具的價格昂貴,所以只適合批量生產(chǎn)。
禹城精密鑄造用型殼是以化學(xué)方式將粘結(jié)劑與耐火材料混合制成涂料漿,然后經(jīng)高溫焙燒而成。因此,粘結(jié)劑是一種非常重要的材料:它不僅要為各類型耐火材料顆粒間的粘結(jié)提供“骨架”,而且在型殼焙燒后,其產(chǎn)物還要為型殼提供足夠的強度。生產(chǎn)實踐表明 ,一個好的鈦合金熔模精鑄用粘結(jié)劑需具備如下的特征:
①焙燒后的產(chǎn)物要具有高的熱力學(xué)穩(wěn)定性,以盡可能降低與熔融鈦的化學(xué)反應(yīng);
②要對型殼用耐火材料有很強的潤濕和粘結(jié)能力;
③對光潔蠟?zāi)R休^好的涂掛成形能力。
早期鈦合金禹城精密鑄造中常用的面層粘結(jié)劑主要為碳質(zhì)粘結(jié)劑和酚醛樹脂。這類粘結(jié)劑主要用于制備熔模精鑄用石墨型殼。在此期間,研究人員還嘗試使用水玻璃、硅酸乙酯等作為鈦合金鑄造用粘結(jié)劑,但是發(fā)現(xiàn),鈦合金與型殼的界面反應(yīng)十分劇烈,因此不適合作為面層材料的粘結(jié)劑。
目前,硅溶膠、二醋酸鋯以及碳酸鋯銨的有機化合物是鈦合金熔模精鑄中常用的粘結(jié)劑。其中二醋酸鋯在禹城精密鑄造中的應(yīng)用廣泛,無論是難熔金屬還是氧化物面層耐火材料都可以用其作為主要粘結(jié)劑。