来源：《铸造技术》杂志
作者：袁东洲
（1,全国消失模与V法铸造技术委员会 湖北 武汉 430074；2,中国铸造技术联盟 河南 洛阳 471133)
[摘 要]以消失模铸造浇注系统所用材料演变过程及影响为题，介绍了铸造用纸质浇道管及管件新材料的优越性。主要表现在：耐火度高，耐铁水冲刷；重量轻；承插连接不漏砂，安装使用灵活方便；常温下有一定韧性不易损坏，浇注后坚硬的固体废弃物少，容易剥离，易清除；铸件材质没有渗碳问题；降低了铸件废品率。纸质浇道管及管件新工艺应用于消失模铸造是资源的再生利用，绿色环保，减少环境污染，同时提高铸件内在质量，具有推广价值。
[关键词] 消失模铸造；纸质浇道管；铸造新工艺
Paper sprue advantages and its application in lost foam casting
Yuan Dongzhou 1, 2,
(1, lost and V method casting technology, the national committee of hubei wuhan 430074; 2, the China foundry technology alliance Henan luoyang 471133)
Abstract:picked materials used in epc casting system evolution and its influence, introduced the foundry paper sprue pipe and fitting the superiority of the new material.Mainly displays in: high refractoriness, molten iron scouring resistance;Light weight;Socket connection not sand leakage, convenient installation;Temperature has a certain toughness is not easy to damage, after pouring hard solid waste less, easy to peel, easy clean;Casting material cementation problem;Reduces the casting scrap rate.Paper sprue pipe and pipe fittings new technology is applied to lost foam casting is the resources recycling, green environmental protection, reduce environmental pollution, at the same time improve the quality of the casting internal, has promotion value.
key words:epc;Paper sprue tube;A new casting technology
消失模铸造20世纪90年代初在我国进入工业化应用，现已成为铸造工业的重要组成部分。最能体现消失模铸造技术优越性的当属箱（壳）体类铸件（变速箱箱体、差速器壳体、转向器壳体、空压机箱体、电机壳及消防栓壳体等）。箱（壳）体的传统铸造方法是粘土砂表干型或者树脂砂三开箱工艺。该铸造工艺对工人的技术水平要求高，下芯、合箱操作稍有不慎不仅易造成飞边、毛刺和夹砂，清理时的工作量大；而且浇注时候容易出现跑火现象，铸件个别部位易出现冷隔。采用树脂砂铸造，因使用树脂粘结剂，这种化学粘结剂一直存在环保问题，树脂粘结剂在生产过程产生的各种复杂刺激性气体和有机化合物往往具有联合毒害作用，对于生产现场操作工人健康也有危害，长期在这种环境下劳动者除了砂型铸造车间的粉尘影响外，还可能产生心血管系统和神经系统疾病[1]。何况树脂砂用量大，生产工艺较为复杂，旧砂重复利用设备投资很大，且生产成本居高不下。因而铸造箱（壳）体的企业弃传统砂铸而选择消失模铸造不失为明智之举。
1 消失模浇注系统设计特点
消失模浇注系统的设计过程和传统砂型铸造工艺一样，首先要确定内浇道（最小截面尺寸），再按比例确定横浇道和直浇道的尺寸大小。
由于消失模铸造铸型内充满泡塑模样，相对而言，在设计消失模浇注系统时和传统砂铸还是有差异的。快速浇注是消失模工艺的最大特点，除此外还要求充型平稳，以保证整个充型过程顺利有序，才会获得完整铸件。因此，设计消失模浇注系统必须考虑充型速度与模样的热解速度以及热解产物排出铸型的速度一致，只有这样才能避免充型时通常易出现的铸型坍塌，呛火（反喷）和铸件内部产生夹渣、气孔、皱皮等缺陷[2]。
消失模铸造应用之初，浇注系统材料是直接用泡沫板切割制作，也是实心的。后来为了减少浇道的发气量，浇注系统向空心发展，开始只是直浇道做成空心，以减少直浇道的发气量，能有效防止浇注初始金属液反喷，保证金属液从上而下迅速而平稳地进入铸型。消失模空心浇道分为两种，工厂用泡沫制作的空心浇道和耐火材料（陶、瓷）空心浇道。陶瓷空心浇道因价格及供货等方面原因，国内消失模铸造企业只在生产重要铸件和技术要求很高的铸件时才使用耐火材料空心浇道。据我们所知陶瓷空心浇道在国外消失模铸造厂家使用相当普遍。
2 铸造用纸质空心浇道介绍
参加铸造博览会，看到国外展商的铸造用纸质浇道，铸造界深受启发，国内多家公司决策高层都跃跃欲试着手研制。据我们所知，宝鸡华光铸造材料科技有限公司技术研发中心和西安交通大学等单位经过近4年的反复试制、改进、实践，制造出完全符合铸造技术要求的纸质浇道管及管件系列产品（如图1所示），并进入批量生产。
前不久我们有幸到宝鸡华光铸造材料科技有限公司考察，看到他们在多家铸造工厂使用实例，证实华光铸材的纸质浇道管及管件系列产品可以和国外的同类产品相媲美。产品具备绿色、环保、节能的特性。这项产品填补了国内空白。
铸造用纸质浇道选用的原辅材料有纸浆纤维、耐高温材料和粘接材料、增强剂、防潮剂等，在特定的压力下，通过设计的专用模具成型，经干燥、整形等工序制作成各种规格空心管状制品。在铸型浇注前安装浇道，可根椐铸件浇注系统设计的铁水流量、流向需要进行选择浇道管直径、变径、转弯、三通、四通，浇道所用管及管件全部采用插接的方法，长度易切割方便灵活，浇注系统承接部位连接牢固。
3 消失模铸造用浇道的变迁
如前所述，消失模铸造工业化应用初期，浇注系统是泡塑板材用电热丝制作，而且是实芯的，浇注时常常出现“反喷”现象，浇注工常常因安全而中断正常浇注。而且浇注完开箱落砂后，发现浇口杯与直浇道连接处（长约30～60mm）以及直浇道与横浇道连接处时常有薄厚不同的粘砂（俗称粗脖子）现象（如图2所示）。铸件出现相当多砂眼、夹渣缺陷，机械加工后加工面也有白点、黑点缺陷。
诸多消失模车间因报废特别严重时，公司决策层就产生让消失模车间停产想法。针对这个问题，他们请教从事消失模铸造的专家教授的现场指导，会有所改善，但是仍然偶而会出现砂眼、夹渣，这个问题要想根绝还是有一定难度。究其原因：浇口杯与直浇道连接处处于砂箱上端，浇注开始后负压值变低，对接处本身周围的型砂紧实度较低；加上此处受涂料层的影响，消失模铸造涂料一味强调透气性，在生产实践中我们认为浇口杯与直浇道用涂料，此处是高温集聚区，如果透气性高，高温金属液更容易渗出，多则易形成铁包砂的“粗脖子”。此处所用涂料应要求高强度、耐冲刷。在上述综合因素的影响下，同样也易使涂层破损导致型砂被吸入型腔，造成铸件产生沙眼、夹渣等缺陷。消失模铸造车间在这种情况下，就会考虑使用陶瓷空心浇注管。
陶瓷空心直浇道管的内径是泡沫直浇道的外径（泡沫外径可略大0.5～1mm），将管的一端套入泡沫直浇道（套入段刮去涂料），在接头台阶处刷涂料后用电吹风烘干再用石棉布（或玻璃丝布）将接口处包扎，然后刷1～2遍涂料，并可整体烘干，使该处涂料强度得以保障，而后在填砂震实刮平（陶瓷空心管高出砂平面20～30mm），陶瓷空心管露出端在砂箱覆盖塑料膜后，周边放一圈封箱泥条然后上面放浇口杯稍用力压实在，在接缝处用压扁封箱泥进行粘连即可（如图3所示）。
陶瓷浇道管尺寸精确，与泡沫横浇道或内浇道粘结，安装方便，硬度高、耐高温、抗冲刷能力强，减少了浇注时“反喷”发生率，杜绝掉砂，明显消除铸件黑点及夹渣缺陷，废品率降低，生产效益提高，受到消失模铸造车间的赞许。
但是，陶瓷浇道管及管件也有美中不足之处，塑性和韧性较差，最大弱点是抗冲击强度低，不耐磕碰，容易破损，属于易碎物品。此外，在使用中铸造车间普遍反映，陶瓷浇道管容易与铁液发生粘结，这样就导致了无法重复使用。几乎是一个铸型用一个浇口杯和直浇道，日积月累的消耗无法避免，长期使用增加铸造车间的成本。就我们所知陶瓷管以后还会有相当大的使用空间，这种产品的价位铸造车间为了降低废品率一般还能接受。
国产纸质浇道管已经用于多家消失模铸造车间，图4是某厂工人们正在给大型装载机箱体铸型上安装纸质浇道管。
车间管理人员和操作工普遍反映，纸质浇道管和管件重量轻、易搬动、切割方便、好安装。用纸质浇道管及管件，比用陶瓷管时工序简化，不用套在泡沫浇道上。同时克服了陶瓷管在移动时容易松动、移位甚至与泡沫连接处易折断问题。纸质浇道还可以制作横浇道以及其他管件，这与陶瓷管相比就是一大进步。后道清理工序因为不再出现像陶瓷管与铁液粘连问题，工作量要减轻很大。铸造车间的工程师认为：纸质浇道管及管件不会对金属液材质带来任何影响。
4 纸质浇道管的优点
通过在消失模铸造上的应用，纸质浇道管表现出非常好的优点。
(1)重量轻（纸质浇道管是同型号陶瓷管重量的1/10），韧性好，易切割（如图5所示），浇道所用管及管件全部采用承插连接，安装方便，易与泡沫浇道连接。
（2）降低浇注系统金属残留量，减少金属液流入铸型时产生紊乱的几率。
（3）高温强度好，耐火度高，抗冲刷能力强，杜绝掉砂，预防产生夹渣缺陷。
（4）不与金属液发生任何作用，保持了金属液原有的性能，对铸件没有渗碳的问题。消除铸件黑点，减少和避免积碳、皱皮缺陷的形成。
（5）降低消失模浇道浇注时因气化反应剧烈造成（反喷）的发生率，有效减少浇道金属液热损失，防止在浇注过程中过早结壳现象发生。
（6）浇注后坚硬固体废弃物少，高温后易碎、易剥离，减轻清理铸件的劳动量。
（7）解决了传统陶瓷浇道管诸多缺点，节能、绿色、环保，是陶瓷浇道管的理想代替品。
5 结语
现代装备制造工业的发展，将促使铸造用新技术与新材料的发展。装备制造工业对铸件技术要求也越来越高，并向着轻量化、薄壁、复杂、大型整体的方向发展。尤其较为复杂的大型整体薄壁铸件，采用优良的浇道产品是保证铸件表面和内部质量及铸件尺寸精确等技术达标的关键。研制铸造用纸质浇道管及管件系列产品顺应装备制造工业发展大趋势，在铸造行业应用优势非常显著，具有广阔的应用前景。但本人认为，该产品仍有需要改进完善之处，如如何提高其“挡渣、蔽渣”功能等问题。希望该产品在铸造行业尤其是消失模铸造上的应用实践中不断总结、不断提升，并研制出更新一代的产品，满足铸造行业的需要。
[作者简介] 袁东洲（1947.01—），男，汉族，陕西渭南人，大学文化，高级工程师。全国消失模与V法铸造技术委员会高级铸造工程师；中国铸造技术联盟专家团队首席铸造顾问。通联方式： 电话 029—33234346(办) E-mail:ydzh15291016323@163.com
参 考 文 献
[1]张建中 陈发明 叶青, 等. 呋喃树脂砂铸造工艺职业危害特征流行病学研究 [J]. 中国职业医学, 2012,39(1):45-50.
[2]黄乃瑜, 叶升平, 樊自田. 消失模铸造原理及质量控制 [M]. 武汉: 华中科技大学出版社, 2004: 175-176.
[3]张新平，铸造用纸质浇道管及其制造方法；中国，201507230033.33[P].2015-10-29.
