刘永军
临沂美联重工有限公司，山东临沂276000
摘要：介绍了消失模铸造(EPC)在机械设备维修中的应用，以蜗轮箱体为例阐述了消失模铸造在维修机械配件生产的过程，为广大设备维修工程师提供了参考。
关键词：消失模、铸造、机械设备、维修
1背景
在生产过程中不可避免的会遇到设备故障需要维修更换零件的情况，如果这些设备是国内生产的那我们直接从生产厂家购买相应的零件更换上即可，但如果这些设备的生产厂家已经不复存在了，或者设备是从国外进口的，那从国外订购一个零件的周期少则一个月多则半年，任何一个企业是无法承受这么长时间的停工带来的损失的。这就要求机械设备工程师要利用现有的资源快速的设计制造出一个可以代替故障件的零件，以解燃眉之急。
随着数控机床的普及，零件的加工精度和加工能力都比以前有了较大程度的提高，因此在数控机床上加工出一个维修用的零件并不是一个难题，真正的难题在如何获得零件的毛坯上。机械设备零件根据毛坯的来源可以分为铸造件、锻造件、焊接件等。一些机械设备工程师一旦碰到机械设备中铸造件损坏需要更换的时候往往束手无策，原因有以下两点：（1）铸造件一旦损坏往往难以修复，即使勉强修复了也难以保证原来零件的精度和使用；（2）想要重新加工一个零件替换损坏的零件，但没有可供借用的铸造件毛坯。这就需要一种能够快速生产出铸造件毛坯的方法。
2消失模铸造
消失模铸造又称真空实型铸造，是将用泡沫塑料制作的与铸件尺寸形状相似的模样浸涂耐火涂料并烘干后，直接放入可抽真空的砂箱内，填入不含粘结剂和水分的砂子，将泡沫塑料填埋振实，然后用塑料薄膜覆盖砂箱抽真空，砂子紧固成铸型，金属液浇入铸型，泡沫塑料模样与高温金属液接触后迅速汽化，所产生的汽化物被迅速吸走，金属液完全取代泡沫塑料模，凝固冷却后形成铸件。
在消失模铸造之前需要制备产品的泡沫模型，而制备这种泡沫模型通常需要用发泡模具，根据零件形状的复杂程度发泡模具的价格往往在几万元到几十万元不等，而且用发泡模具制造泡沫模型的效率是非常高的，因此通常认为消失模铸造是大批量生产零件的一种铸造方式。其实除了这种常规的制造零件泡沫模型的方式之外还有两种较为常用的制备泡沫模型的方法，第一种是利用雕刻机将泡沫块加工成所需要的泡沫模型，这种方法适用于斜面不是很多的零件，如果零件的斜面较多，泡沫的加工比较费时间，再一个就是加工完的斜面的粗糙度不是很好，最终导致铸件的外观质量不是很好；第二种是根据零件的特点将零件分割成若干的简单的几何体，利用加热的电阻丝将泡沫板切割成相应的几何体后再把这些几何体粘接到一起形成一个完整的零件泡沫模型。有些情况下第二种方法的零件适应性更好。
3消失模铸造在机械设备维修中的应用举例
笔者在实际工作中就遇到了一起进口机械设备上的蜗轮箱体开裂导致漏油的故障。在与生产厂家联系购买蜗轮箱体配件的时候被明确告知，由于产品升级，我们原来购买的产品已经停产多年，配件也已经不再提供。为了发挥设备的最大价值我们只能自己加工一个蜗轮箱体更换上。
3.1蜗轮箱体的生产方案
根据样件测绘的蜗轮箱体的尺寸图见图1。该蜗轮箱体为球墨铸铁件，为了尽量保持与原装件的一致，我们决定采用消失模铸造的方法生产一件蜗轮箱体的毛坯，然后将铸造产生的毛坯在卧式加工中心上加工，最后将加工好的蜗轮箱体更换到损坏的机械设备上。
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3.2蜗轮箱体模型的分割
为了得到消失模铸造所需要的零件的泡沫模型，需要将蜗轮箱体模型分割成若干个简单几何体，以泡沫板为原料将这些简单的几何体用加热的电阻丝将他们切割出来。然后将这些简单的几何体粘接到一起，形成一个完整的蜗轮箱体泡沫模型，最后将浇冒口粘接到泡沫模型上。
3.3消失模铸造过程
将粘接成一个整体的蜗轮箱体的泡沫模型表面涂抹消失模铸造专用涂料并烘干。消失模铸造涂料的作用是提高泡沫模型的强度和刚度，提高泡沫模型表面抵抗型砂冲刷的能力，避免在加砂、振实、抽真空过程中将模型挤压变形，确保铸件的尺寸精度。将烘干的蜗轮箱体泡沫模型放入砂箱中振实抽真空浇铸。
3.4蜗轮箱体的加工方案
为了保证加工的精度我们制定了在卧式加工中心上加工蜗轮箱体的思路，制定的加工方案如下：
（1）铣端面，镗孔Φ260，钻孔攻丝12×M8-7H；
（2）工作台转动180°，铣端面，铣孔Φ108，镗孔Φ115，镗孔125，钻孔攻丝6×M8-7H；
（3）铣蜗杆安装孔两端面，镗蜗杆孔Φ80，钻孔攻丝6×M8-7H，钻孔攻丝2×M20×1.5，铣安装面铣20×14的4个安装孔。
3.5使用验证
将我们自制的蜗轮箱体更换到设备上后设备运转正常，目前已经运行了1000小时，未发现任何异常，说明我们的维修方案是可行的。该方案最大程度的延长了设备的使用寿命，提高了企业效益。
4 结论
消失模铸造可以用于大批量生产也可用于小批量生产甚至单件生产，为机械设备维修工程师提供了一种获得铸造件毛坯的方法。本文以蜗轮箱体为例讲述了用消失模铸造获得维修配件毛坯的方法。同样如果实际中遇到了铸钢件或者铝合金铸件、镁合金铸件损坏的情况下仍然可以用消失模铸造的方法来快速获得维修配件的毛坯。
参考文献：
[1] 孙玉福. 特种铸造技术问答[M]. 北京：机械工业出版社，2010.
[2] 姜不居. 特种铸造[M]. 北京：中国水利水电出版社，2005
[3]邓宏运,阴世河.消失模铸造及实型铸造技术手册[M]. 北京：机械工业出版社，2013
作者简介：刘永军（1982-），男，山东临沂人，硕士，主要从事工程机械结构设计及仿真方面的研究工作。