鑄造用粘結(jié)劑體系的選擇決定了鑄件生產(chǎn)工藝。它不僅決定生產(chǎn)車間的規(guī)模、布局、工裝模具、造型制芯設(shè)備、舊砂再生設(shè)備，以及清理設(shè)備等固定資產(chǎn)投入的多少，還決定著生產(chǎn)模式、生產(chǎn)成本、管理方式、工人熟練程度的要求和產(chǎn)品市場定位等諸多因素。粘結(jié)劑類型選擇與鑄件種類、以往習慣和經(jīng)驗、當?shù)卦牧蟽r格和來源有著密切的關(guān)系。粘結(jié)劑類型選擇，還需重點關(guān)注這些粘結(jié)劑在未來的發(fā)展中在技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保以及再生回用等方面的可行性。筆者將通過各種鑄造用粘結(jié)劑以及所適用鑄造工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)特點、使用范圍、發(fā)展方向和存在問題等，對中國與歐洲鑄造工藝優(yōu)劣進行比較分析。
1、 鑄造生產(chǎn)工藝對比
除特種鑄造工藝以外，目前大部分鑄造工廠以砂型鑄造工藝為主（約占80%）。砂型鑄造工藝還可以分為單件小批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)兩大類鑄造生產(chǎn)方法。
單件小批量砂型生產(chǎn)工藝主要包括酸硬化呋喃樹脂自硬砂工藝、酯硬化堿性酚醛樹脂砂工藝、酚脲烷自硬砂工藝、酯硬化水玻璃砂工藝和CO2硬化水玻璃砂工藝等。
大批量生產(chǎn)的砂型鑄造主要采用自動化高的潮模砂生產(chǎn)線為主，和以不同硬化方式的高效制芯方法命名的生產(chǎn)工藝。高效制芯的主要工藝包括三乙胺冷芯盒制芯工藝、SO2冷芯盒制芯工藝、甲酸甲酯酚醛樹脂工藝、熱硬化覆膜砂制芯工藝、熱硬化呋喃樹脂制芯工藝（包括溫芯盒工藝）和熱空氣硬化無機溫芯盒工藝等。
1.1單件小批量鑄鐵生產(chǎn)工藝
喃樹脂砂工藝用于生產(chǎn)鑄鐵件是較為理想的工藝。中國是呋喃樹脂最大的生產(chǎn)國，年產(chǎn)量超過35萬噸。在中國，呋喃樹脂原材料來源廣泛。據(jù)統(tǒng)計，全球糠醛和糠醇產(chǎn)量的70%來自中國。中國呋喃樹脂制造技術(shù)處于國際先進水平，是產(chǎn)品和技術(shù)的主要輸出國。在我國鑄造企業(yè)中，呋喃樹脂砂是應(yīng)用最廣泛的樹脂自硬砂，在模具制作、設(shè)備制造、造型制芯、鑄造輔助材料應(yīng)用、工藝設(shè)計和澆注方法等方面積累了豐富的經(jīng)驗。
在西歐，呋喃樹脂用量逐年減少，技術(shù)水平也沒有新的突破，技術(shù)發(fā)展方向強調(diào)環(huán)保性能。例如，歐盟提出市售的呋喃樹脂中游離糠醇含量不得大于25%。在西歐，鑄造工廠使用呋喃樹脂自硬砂工藝的并不多。在法國，筆者看到過一家鑄鐵工廠使用呋喃樹脂砂生產(chǎn)球墨鑄鐵件；在德國，看到過一家使用呋喃樹脂砂生產(chǎn)大型風電件（輪轂鑄件）。在西歐鑄鐵件生產(chǎn)更多采用酚脲烷樹脂自硬砂工藝。
在東歐，可以看到更多單件小批量鑄造工廠。其鑄件產(chǎn)品種類與中國十分相似，如機床鑄件、耐磨鑄件、工程機械鑄件和冶金鑄件（渣罐、軸承座、鋼錠模）。這些鑄造企業(yè)往往同時生產(chǎn)鑄鋼、鑄鐵甚至有色鑄件。大部分鑄件出口西歐。東歐鑄造企業(yè)的生產(chǎn)工藝也與中國類似，有呋喃樹脂自硬砂、酚脲烷樹脂自硬砂、CO2硬化水玻璃砂。此外，東歐鑄造企業(yè)總體制造水平、工裝模具、混砂再生設(shè)備、熔煉設(shè)備也與中國鑄造工廠十分相似。
1.2單件小批量鑄鋼工藝
酯硬化堿性酚醛樹脂砂和酯硬化水玻璃砂是較為理想的鑄鋼工藝。采用無氮呋喃樹脂砂、CO2硬化水玻璃和酚脲烷樹脂砂工藝也是一種選擇。在中國，上述五種工藝處于并存狀態(tài)。目前，妨礙選擇堿性酚醛樹脂和酯硬化水玻璃工藝的主要難點是舊砂再生問題，舊砂再生設(shè)備是突破的關(guān)鍵。
在歐洲特別是西歐，鑄鋼件產(chǎn)量很少，主要是耐磨鑄鋼件、工程機械類和泵閥類鑄鋼件?；旧鲜菈A性樹脂砂和酚脲烷樹脂砂兩種工藝并存的狀態(tài)，在東歐還有很多企業(yè)使用CO2水玻璃砂工藝。在歐洲，一些鑄造企業(yè)采用熱法對堿性酚醛樹脂舊砂進行再生處理，舊砂回用率達到90%以上，熱法再生設(shè)備可分為臥式、立式和滾筒式三種。
我國酯硬化水玻璃砂工藝是最值得稱道的自硬砂工藝，在不到二十年的發(fā)展進程中，粘結(jié)劑改性技術(shù)和固化劑種類比較完善，短流程熱法干燥再生、配套設(shè)備都取得了長足的進步。粘結(jié)劑加入量控制在2.5%～3.5%（占砂重）的水平。與歐洲當時流行的CARSIL-VELOSET酯硬化水玻璃相比毫不遜色，并在中國鑄鋼企業(yè)得到廣泛推廣應(yīng)用，為中國綠色鑄造生產(chǎn)目標的實現(xiàn)，提供了標桿。
盡管在實際使用中酯硬化水玻璃砂工藝還存在潰散性和再生率等問題，需要不斷改進，但是，現(xiàn)有的型砂性能完全可以保證鑄鋼件的生產(chǎn)需要。當然，也不能忘記對CO2水玻璃砂技術(shù)上的突破和期待。
2、大批量鑄造生產(chǎn)的高效制芯工藝
在我國，除個別高效制芯用樹脂外，主流粘結(jié)劑全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，且品種齊全。國產(chǎn)三乙胺冷芯盒樹脂用量呈快速發(fā)展態(tài)勢，改變了歐美樹脂銷量占據(jù)主導地位的狀況。中國因歷史原因和合資汽車企業(yè)進入的先后，殼芯熱法和三乙胺冷芯盒工藝平分秋色。但鋁合金用高效制芯粘結(jié)劑技術(shù)水平還存在一定差距。
在歐洲，高效制芯工藝以三乙胺硬化冷芯盒為主，殼芯熱法工藝和熱芯盒工藝也在應(yīng)用。縱觀歐洲高效制芯工藝使用狀況，還有許多值得學習的內(nèi)容。
首先，自動化程度高。一些著名汽車零配件制造企業(yè)，完全實現(xiàn)了無人化工廠的運行模式，也就是工業(yè)4.0。以一家德國鑄造工廠為例。在一個造型制芯車間，34臺全自動冷芯盒制芯機，從混砂、制芯、起芯、修芯、組芯、浸涂、烘干、下芯，到安放過濾器或冒口、合箱等工序完全由機器和機械手配合完成。自動澆注、隨流孕育、打箱落砂，去澆冒口、清理打磨、在線質(zhì)量檢測也都完全實現(xiàn)自動化。整個生產(chǎn)車間除了看到叉車工人在忙碌外，其他人員只是監(jiān)控和巡視生產(chǎn)線的運行情況。
其次，生產(chǎn)環(huán)境好。在車間看不到粉塵飛揚，聞不到刺鼻的化學品氣味，這得益于車間內(nèi)部完善的抽風系統(tǒng)。歐洲有很多除塵設(shè)備類型可供選擇。特別是布袋除塵器的材質(zhì)，可以按照不同粉塵的特性進行選擇。粘結(jié)劑制造商不僅生產(chǎn)出滿足各種使用性能要求的產(chǎn)品，還更加注重環(huán)境友好型產(chǎn)品的開發(fā)。以三乙胺冷芯盒樹脂為例，歐洲引領(lǐng)了環(huán)保型樹脂生產(chǎn)技術(shù)水平，從20世紀90年代開始使用油酸甲酯部分代替芳香烴溶劑，在制芯和澆注時，有毒有害氣體釋放量（HAP）減少了45%（包括減少30%的苯），揮發(fā)性氣體（VOC）減少了50%。在2000年以后，采用硅酸酯類溶劑，使碳氫化合物總量降低60%。在歐洲，使用DMEA代替三乙胺硬化氣體有利于減少有害氣體用量，提高硬化速度。在殼芯熱法制芯工藝中，覆膜砂中游離酚含量減少50%，砂芯硬化速度和生產(chǎn)效率提高35%。部分添加劑代替烏洛托品，減少了甲醛氣體的釋放。
最后，質(zhì)量控制手段強。歐洲很多生產(chǎn)汽車鑄件的企業(yè)，除了極少數(shù)大型企業(yè)投資改造無人車間外，大多數(shù)企業(yè)建廠時間較長，設(shè)備老舊。但在重點工段，局部的自動化改造，特別是鑄件的質(zhì)量在線檢測還是有投入的。以一家法國汽車鑄件工廠為例，該廠始建于20世紀80年代，制芯設(shè)備是老式熱芯盒制芯機，人工射砂和搬芯，人工上修補膏，人工粘芯和組芯。但是，最后工序的檢測，是全新的X光自動檢測儀，機械手配合將鑄件放在傳送帶上。產(chǎn)品逐個拍片檢測，自動對標，機械手檢出不合格品。
3、對比結(jié)果的啟示
（1）目前，我國鑄造材料種類和鑄造工藝已經(jīng)與歐洲鑄造企業(yè)處于同步發(fā)展階段；
（2）差距在于細節(jié)處理、質(zhì)量要求、安全環(huán)保、健康管理和生產(chǎn)效率等方面；
（3）我國鑄造企業(yè)眾多，不同的鑄件質(zhì)量要求使得生產(chǎn)工藝和材料選擇有很大不同。鑄件生產(chǎn)整體水平與國外相比，參差不齊；
（4）安全、環(huán)保和健康管理存在著明顯差別。不是做不到，是管理理念和思路上的差別；
（5）國外鑄造企業(yè)生產(chǎn)效率管理、不合格率與成品率控制、在線監(jiān)測和自動化程度是重點學習內(nèi)容。
鑄造粘結(jié)劑體系和鑄造工藝的進步與鑄造企業(yè)的發(fā)展有著密切的關(guān)系。隨著中國向鑄造強國邁進，在關(guān)注其應(yīng)用性能和價格因素的同時，會更加強調(diào)環(huán)境保護，回用性能和節(jié)能降耗等需求。未來整體的技術(shù)水平逐步趨向于綜合性能的提高，以保證鑄造生產(chǎn)朝著健康可持續(xù)的軌道發(fā)展。
公司簡介
諸城市開源鑄造有限公司坐落于風箏之都--山東濰坊 ，是一家專業(yè)生產(chǎn)中高端碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵等材質(zhì)鑄件的民營企業(yè)，屬當?shù)卣猩桃Y項目。公司占地面積11000m2，現(xiàn)有員工100余人，其中技術(shù)研發(fā)人員5人，高級工程師2人，質(zhì)檢人員3人，年產(chǎn)能可達3000噸。
開源鑄造致力于OEM鑄造，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于機械五金、建筑、電力金具、鐵路、汽車、農(nóng)機等領(lǐng)域。公司擁有穩(wěn)定的客戶群體，產(chǎn)品主要銷往歐盟、美國、加拿大、中東等國家和地區(qū)。
在生產(chǎn)過程中開源鑄造主要采用先進的覆膜砂殼型鑄造生產(chǎn)工藝，常規(guī)可生產(chǎn) 0.1kg~50kg的鑄件，該生產(chǎn)工藝具有制殼、制芯速度快等特點，可批量生產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率， 且鑄件尺寸穩(wěn)定，鑄件表面光潔。
我司擁有全套環(huán)評資質(zhì)，且已通過SGS ISO 9001:2015 質(zhì)量體系認證。生產(chǎn)車間配有中頻環(huán)保電爐、自動模具生產(chǎn)線、熱處理爐等設(shè)備，同時應(yīng)用三維模擬澆鑄軟件和包括爐前分析儀、光譜儀、金相顯微鏡、拉伸試驗機、壓力試驗機、硬度試驗機等在內(nèi)的先進檢測設(shè)備，嚴格控制生產(chǎn)流程，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
我們的使命是通過完整的模具設(shè)計制作、卓越的生產(chǎn)工藝和完善的供應(yīng)鏈管理為客戶提供最為優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。公司本著雄厚的科技力量，先進的檢測手段，豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗，高度的敬業(yè)精神，嚴謹?shù)目茖W管理，周到的售后服務(wù)，贏得了國內(nèi)外客戶的廣泛好評。我們將以卓越品質(zhì)，優(yōu)質(zhì)服務(wù)成為您最值得信賴的合作伙伴。
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