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V法铸造的核心优势与突出劣势分析

2025-09-09 09:50

一、V法铸造七大核心优势

V法铸造的优势贯穿于整个生产环节,包括成型、铸件质量、材料利用率、应用场景、成本控制以及环境友好性等,具体体现在:


  1. 成型方便、模具成本低、使用寿命长
    • 造型过程中,砂型在真空作用下凝固,脱模阻力小, 易脱模

    • 模具无需承受传统成型的摩擦和冲击,因此 磨损极小,大大延长了金属模具的使用寿命;

    • 对模具材料的要求是灵活的,甚至 木质材料 可采用,降低了模具制造成本和周期。

  2. 铸件精度高、表面质量优良、典型产品成熟
    • 铸件尺寸精度高,轮廓清晰,其中铸铁件表面粗糙度可达 Ra18-25μm

    • 应用案例广泛,叉车铸铁配重是其典型代表(如安徽合力叉车集团合肥铸锻厂生产的配重曾在2002年第四届北京国际铸造工业展览会上荣获铸件一等奖),而且全球叉车、工程车所需的配重、平衡块几乎全部采用V法铸造生产。

  3. 金属液流动性强,适合生产厚壁和薄壁铸件
    • 双重效应提高流动性:V法干砂的保温作用可减缓金属液冷却,真空吸力作用可消除型腔内的气阻。试验证明,与湿砂铸造相比,V法铸造金属液的流动性 可增加27%

    • 它的应用范围非常广泛,不仅可以生产厚壁铸件,而且可以稳定地生产薄壁铸件。例如,南京东陶公司从日本引进的生产线,生产出尺寸为1829mm×1067mm×650mm、重量为180kg、壁厚仅为7mm的高端铸铁浴缸;天津永昌钢琴铸造有限公司生产的铸铁钢琴框架也是V法铸造薄壁件的标杆产品。

  4. 砂型稳定性好,金属液利用率显著提高
    • 砂型性能优良:与传统湿砂型相比,V法砂型不存在 模具壁运动,砂型硬度可达90-95,且干砂保温时间长,因此冒口(用于补给金属熔液的结构)的体积可减小 5%-15%

    • 材料浪费少:金属液利用率大幅提高,其中球铁铸件利用率提高25%左右,钢铸件利用率提高20%左右。适用于球铁铸件(如采用V法铸造的球铁后轴)和钢铸件(如天瑞集团采用V法铸造的铁路机车钢侧架)的生产。

  5. 适用于铝合金铸件,兼容大型、高精度小型零件
    • 该工艺特点符合铝铸件的需求:V法砂型处于真空环境,不含水分,保温性能好,特别适合生产 内腔较少或没有内腔的小批量铝合金铸件

    • 应用场景多样:日本曾采用大型V法造型机和超大砂箱(7000mm×4000mm×1000/800mm)生产铸铝游艇船体;乌克兰、荷兰、美国等国企业用其生产医疗、电子、通讯等行业的小型铝铸件,表面质量可与金属型铸铝件媲美(如美国Harmony Casting公司的产品,大平面厚度达4.7mm,局部厚度薄至2.3mm)。

  6. 投资及能耗成本低,生产经济性高
    • 初投资低:与其他先进铸造工艺相比,V法铸造的设备投资较低;

    • 运行成本可控:砂处理系统结构简单,无需混砂、烘干等复杂环节,运行过程中能耗较少。

  7. 环保,符合节能减排要求
    • 生产现场清洁:噪音低,铸件抛丸清理量减少 超过50%,所需劳动力减少了 超过35%

    • 污染排放少:薄膜、涂料、树脂砂芯在浇注过程中产生的烟气,经真空系统抽走,经干湿过滤后达标排放;

    • 资源回收:干砂再生率高达 95%,固体废物排放量少,符合现代工业节能减排的需求。

V法铸造的五个突出缺点

受工艺原理和技术成熟度的限制,V法铸造在应用场景和生产工艺上存在明显的局限性:


  1. 不适合生产形状复杂的铸件
    成型依赖于塑料薄膜的覆盖性和延展性,但薄膜的延展性有限,无法贴合复杂模腔表面(如多曲面、深腔、复杂凸台结构),容易出现薄膜破裂、成型不完全等问题。
  2. 制芯技术不成熟,生产复杂内腔铸件受到限制
    V法本身的制芯工艺并未取得突破,若需生产带有内腔的铸件,则需依赖树脂砂芯或水玻璃砂芯等外部制芯工艺,不仅增加了生产工序和成本,而且可能因砂芯与砂型的匹配问题而影响铸件质量。
  3. 真空系统需要持续连接到砂模,导致生产灵活性低
    砂型的稳定性取决于真空环境的维持。从造型、合模到浇注、冷却的整个过程中,都需要真空系统 随时连接砂模,且不能像传统砂型那样灵活转移,限制了生产线的布局和量产效率。
  4. 不适合小型铸件,难以提高生产效率
    小型铸件各工艺流程(如覆膜、抽真空、砂型凝固等)单位时间产出率较低,生产小型铸件不能充分发挥V法在精度、材料利用率方面的优势,导致生产效率远低于传统湿砂铸造。
  5. 铸钢件易产生缺陷,低碳钢渗碳问题突出
    生产铸钢件时,真空环境会加剧金属液与砂型、涂料的反应,容易产生气孔、夹渣等缺陷;特别是对于低碳钢件,砂型中的碳元素(如树脂砂芯、涂料中的有机成分)容易渗入铸件内部,导致 铸件渗碳 并影响机械性能。


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