听说发动机很多零部件居然是用沙子铸造的?怎样才算得上绿色环保呢?

听朋友说他们在金工实习体验了一下沙型铸造,虽然我知道他说的是原始的工艺,但还是给了我一种铸造精度很低的感觉,现在工厂的铸造工艺是怎样实现比较好的质量的?

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3个答案
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毛骡金属材料学博士

2016-10-31 08:59

这是我的专业啊……但是我现在没空,占个坑先。先简单的写一点。

铸造确实精度不高。但是这是一般意义上的不高。铸造的精度可以很高,高到不需要后期加工就能直接用的:精密铸造。但是因为金属加热过程中会有膨胀和收缩,这个数值又会影响应力和结构;凝固顺序又与铸件的厚度有关,需要控制凝固的方向,温度分布等等。所以越是需要高精度,需要考虑的东西越多,设计和制造的要求就越多。除非必要,这种高的吓人成本,能用后期加工来实现的要求何苦要费那个劲。

砂型铸造是几千年前的工艺了,现在高精度的比如失蜡铸造,消失模铸造等等都是可以制造很高精度的产品,甚至是如镜面一般的表面。但是砂型铸造也有一些其他任何加工工艺不能取代的地方——刨坑造型。如果需要一个60吨的铸件,除了砂型铸造外,还有其它方法吗?如果要120吨呢?150吨呢?

铸造以前的优势就是对产品形状,体积和质量要求低,尤其是消失模技术发明以后,一次成型成为了铸造极大的优势。当然,形状优势在3D打印兴起以后,就没了。现在的优势就是低成本,大质量。

最后关于提升产品质量的方法。这里的东西多了去了。从最基本的,使用面砂(更细的沙,或者土)代替型砂与金属接触,可以有效提升表面粗糙度。进一步,使用涂料代替砂子与金属接触。涂料是铸造厂的终极机密,也是一种杀手锏一样的东西。好的涂料可以极大改进铸件质量,甚至获得表面硬化的效果。差的涂料还不如没有……此外,铸型设计,浇口的位置,浇铸温度,金属成分,铸型内部设置冷铁和保温套等等,这些不仅仅是改善铸件质量,甚至是关系到能否制造出一个合格产品的关键。

关于粘结剂,这其实是最基本的东西。因为以前都是用水的……嗯,没看错,就是用水的。跟海边玩沙子用海水润湿后造型一个原理。金工实习用的也是水。用水的缺点是显而易见的。水少了,砂型固定不住,时间长了掉砂,脱模的时候直接前功尽弃也是常有的事情,浇铸的时候铁水夹砂也是铸造最常见的问题。水多了,倒是结实了,造型相对容易,但是一按就出水的砂型是不能浇铸的。因为铁水温度1400℃,水的沸点100℃,就算水的热容很大,一包铁水浇下去也是要炸的。所以砂型一般都要烤干。湿漉漉的砂子要烤到什么时候?而且,烤干的砂型又会开始掉砂……所以才有了后来的那些各种各样的粘结剂。传统的粘结剂就是树脂,这玩意不在金工实习用的原因很简单:臭,低毒。无机粘结剂嘛:贵,没钱。

以后有空了,想起来再补充。

PS:铸造学问大了去了,我只是略知皮毛,好多年没有接触,大多都还给恩师了。

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目前国内的铸铁发动机缸体缸盖大多采用粘土砂铸造。

铸铝缸体缸盖多采用压铸或重力铸造。但也离不开砂芯。

同样是砂子,也分粘土砂、树脂砂、覆膜砂等,成本和精度依次提高。

粘土砂价格便宜量又足,造型方便效率高,非常适合汽车工业。

而说到环保,粘土砂在生产浇注、砂处理过程中,确实会产生一些废气和粉尘,但废气以水汽和一氧化碳(可以烧掉)为主,废气和粉尘都可以通过除尘器来吸收。随着政府控制和技术提高,环保水平也可以进一步提高。

至于精度,粘土砂生产缸体类铸件能做到500毫米的尺度上有零点几毫米的误差,而发动机的精度要靠加工来保证,完全可以满足要求。另外,这些误差很大程度上来自于收缩和变形,采用其他方法也会有误差。

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大形机械零件就是要用砂。也有的要求高的用腊。问一下你们车间老师傅就知道了。

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