王 鑫

（汾西矿务局南关综合开发公司工贸公司， 山西 晋中 031304）

引言

随着铸造技术的迅猛发展，实型铸造技术大量被应用到煤矿机械设备中，尤其随着消失模技术的发展及广泛应用，用消失模实现煤矿机械设备的实型铸造，既高效又安全。虽然国外的消失模应用系统很成熟，智能化程度高，但是和目前我国实际煤矿生产现状有很大的差异，我们并不能直接使用国外的消失模技术，所以研制一套针对我国煤矿的生产现状的煤矿机械设备迫在眉睫[1-3]。

1 消失模的应用概述

从机械振动对铝（镁）合金消失模铸造组织性能的影响可发现，机械震动不仅可以使消失模铸件的晶粒细化，还可以提高金属液的充型性能。消失模铸造振动凝固是需要铝（镁）合金消失模铸造、充型、凝固等的综合应用。如果将机械震动凝固应用于消失模的工业化生产中，会有十分广阔的前景。消失模铸造是一个系统工程，理论上可以用于生产各种铸件，并且在实验室取得了广泛的成功。其中，泡沫珠粒射料充填过程的DEM模型需要离散方法、硬球模型等，而充填过程离不开数学模型及其算法的应用，此外，射料充填过程的数值模拟还可在发动机缸体铸件上进行应用。

2 消失模的特点

消失模是一种专为工业生产设计出的可以采用无黏结剂干砂结合抽真空技术的实型铸造。它可以通过使用无黏结剂干砂结合抽真空技术来完成不同的机械或生产过程。消失模的设计主要是为了把实型铸造的完备、灵活、通用和煤矿机械设备的简单易懂、操作方便、便宜等优点结合起来，做出一个全新的工业铸造设备。消失模的铸造主要依靠存储在实型铸造的程序来加以实现的。所以如果需要改变煤矿机械设备，只需要改变软件的指令就得以实现。所以消失模应具备以下特点：可靠性高，抗干扰能力比较强，能在高能、高湿下稳定工作；功能强大，适用性强。

3 消失模的选型

目前，消失模的应用选择范围很广，其中颗粒增强钢基复合材料的消失模液锻制备应用是非常突出的，钢基体与颗粒增强是可以进行匹配选择的，其制备工艺包含了粉末冶金法、搅拌熔铸法、熔体浸渗法、喷射沉积法、高温自蔓延反应合成法。除此之外，颗粒增强相分布、颗粒增强相弥散分布、颗粒增强相与钢基体的界面等都会被应用。关于消失模液锻工艺原理及制备实验，需要完成以下步骤：消失模液锻工艺，附带增强颗粒泡沫载体，消失模液锻成形，消失模液锻制备TiC/ZG55SiMn复合材料等[4]。

在型壳选型制备方面，应根据光整、薄壁型壳制备材料分布进行选择，高质量泡沫模、复合型壳、硅溶胶型壳等都是影响铸件表面质量的主要模块。实际上，工艺制备过程可用数值模拟的方法进行，首先按照消失模铸造充型机理进行思路确定，再根据消失模充型对泡沫模样、真空度、浇注温度、涂层等进行控制。

煤矿机械设备可由消失模来完成。在选择模型的时候，一般要注意以下问题：必须要能够达到铸造要求，必须保证系统的稳定性；要有较高的性价比；铸造数值要留余量，大概是15%～30%。

4 消失模在机械设备实型铸造中的应用

随着矿井开采集约化的发展，相应开采设备的可靠性与稳定性也必须时刻与之匹配。于是煤矿的安全问题和煤矿能否高效的开采，开采集约化也成为重要话题。目前主要由人员操作的煤矿机械设备，存在着很多诸如维护昂贵、维护水平低、高耗低效、操作繁琐、运行不可靠等问题。采用实型铸造在现阶段已经渐渐的取代传统的继电器设备。在日常开采生活中消失模的应用非常广泛但是在运行环境恶劣的煤矿，消失模的应用比较少且有着很多客观因素的限制。所以现在国内很多煤矿仍然使用继电器等煤矿机械设备，煤矿位置的监测与机械设备的开停也都依靠相关工作人员的手动设备，然而这种煤矿机械设备存在着非常多的缺点[5-7]。

因此，以消失模为设备核心的煤矿机械设备，拥有手动与实型铸造两种方式。它可以通过收集煤矿位置、真空度等连续信号，从而分辨出是否需要操控继电器的启停或者进行其他操作。根据不同功能要求，选择一定数量和不同类型的传感器，准确进行煤矿位置监测，根据“避峰就谷”原则设计出机械设备系统流程图，并且使用消失模语言编写设备机械设备的程序。

以铸钢阀体为例，其数学模型需依据充型过程数值模拟、自由表面的流动及型壁边界、自由表面换热边界、压力边界、气隙压力方程等进行构造。而ProCAST是消失模应用于机械设备的关键软件。铸造应用过程如下：第一，采用原工艺方案进行数值模拟，挑选阀体件进行铸造，并在原工艺模拟前对有限元网格的划分及相关参数的设定进行处理。在完成了基本步骤后，分别进行充型过程数值模拟、凝固过程数值模拟、原工艺方案缩孔缩松数值模拟等。第二，根据消失模对铸钢阀体件工艺方案的优化，确定改进思路，浇注系统根据浇口位置及浇道尺寸进行确定，最后进行充型凝固模拟。第三，完成整个机械设备的应用。

5 结语

通过对消失模的应用及其可靠性及其功能特点进行分析得知，消失模在煤矿机械设备方面进行应用，改善了煤矿机械设备充型、铸造等锻造技术，切实解决了消失模选型及煤矿机械设备具体应用的问题，在实践中得到了较好的反馈。通过研究，煤矿机械设备能更好地通过消失模来降低成本、提升效率。对于现代煤矿机械锻造而言，消失模应用是未来发展趋势，这样不仅可以解放生产力，还能提高安全性。因此，本文的研究属于消失模在煤矿机械设备上的综合应用，可给行业研究者及开发者作参考所用。