铸造安全问题的技术解决方案

ownyun

自打10多年前开始从事铸造行业以来，自己亲身经历过的、看到和听到过的与铸造生产有关的人身安全事故可说是太多了，有些甚至可以说是莫名其妙防不胜防！最近几天在生产车间又看到一些违规违纪的人和事，发现依靠工人自觉地循规蹈矩确保安全实在是没有把握的事情！工人之所以称其为“工人”是有其根本上的原因的啊。我认为很多时候可以考虑通过技术手段来避免和排除一些重大的安全隐患，通过我们的长期持续地努力，我们的技术工艺乃至装备有足够先进可靠的话甚至想“故意找死”都很困难啊（开个玩笑哈）！毕竟说：技术人员是一群典型的极其有头脑和责任心进取心的特殊人群，自当在“安全”这一重大课题上多多地承担一些就算是义务吧。

    欢迎对此话题感兴趣的朋友参加讨论各抒己见！在这里我先“抛砖引玉”起个头，说说我自己曾经亲自经历和制造过的惊险事件！
    这个是我自己亲自闹过的惊险笑话，曾经讲给网友听过，跟大家“分享”一下吧：

  那次是浇铸铜件，生产现场中工人发现模具中倒入铜水后存在冒泡现象就找我，我估计可能是水冷裂纹模腔进
水了进潮气了，赶紧让工人停下，看了半天没有找到漏点，可还是不敢继续干呢，于是
我自己拿了勺子舀铜水往里头浇，这个只要小心些一般是没有什么的属于正常举动；可
是我偏偏犯了一个天大的错误：在明知道存在危险隐患的情况下，我竟然忘记这一点一
边浇着铜水一边拿眼睛向模具型腔下部瞅没有采取任何的防护措施，当时呢，在旁边不
远就有一个熔炼工用的防护罩帽子。当时那个响啊！震得我听不清任何人对我说的话有
好一会呢。就这样竟然也没有伤到自己却把旁边的工人的头皮给烫着了不过不严重的。
事后分析：可能正是我采用垂直向里看的动作才没有伤到自己，铜雨是呈伞状向外爆发
飞溅的吧。把这事说给你，就是说明对谁而言危险都是存在的，千万不要大意毕竟铸造
这行是有人事安全风险的啊。往往就是一念之差！

ownyun

接上帖再说说那一次的爆炸现场：
爆炸的当时眼中出现的景象很是神奇，真正是“眼冒金花”！就是不知道是真的看到了
“金属花”呢，还是震荡时脑子产生的“虚拟金花”了。慌乱过后定下神来时发现自己
当时竟仍然保持着浇铸姿势，勺子里盛下的铝水也基本没有洒落感到很是佩服自己：都这个样
子了俺还能保持如此的“淡定”。要知道就当时的场面而言我要是真的扔掉勺子的话，
那可就不是今天的模样啦，因为当时在此模具周围由于准备仓促地上洒落了不少的水，
一旦抛弃舀勺那么剩余铜水落地就很可能爆炸，那就是二次爆炸了，那就不是淡定而是
“惨定”了。从这件事情上我发现自己具备一项铸造人必须具备的素质：那就是深入骨
髓、浸透全身每个细胞的安全意识，哪怕是在千钧一发、万钧一发的恐怖瞬间也不能丧
失警觉（没有比这更算是瞬间的了吧）！参与过很多的危险实验，时至今日本人基本保
持了很高的无烧烫伤记录，那是有原因的，不是像有些人遇有危险就设法逃避的......

    以后只要想起这件事就总是很懊恼自己当然后来就想明白并释放了自己：
不是我傻到这个样子，仅仅是“求治心切”而已；我满脑子就想着看明白到底是怎么回
事，因为很难得这个模具具备用眼睛直接观察到底部的有利条件，一般模具想看也看不
到呢。所以就不知不觉地发生了这样的不顾一切的举动。现在，偶尔的手里拿着勺子浇
铸试模时还会有点“余悸”呢。我想这也是很多技术工艺人员不太情愿搞水冷技术应用
的最主要原因吧！
    那么怎么会爆炸和避免爆炸呢？  原因分析及改进措施等如下：
整理一下再继续发............

ownyun

爆炸原因：
    说到底还是由于水冷裂纹把水漏进了模腔，在刚刚浇入铜液时这些水份会立即蒸发
但仍没有完全蒸发掉，其残余部分很快即被随后连续浇入的铜水所覆盖，因为铜水接触
模具内腔时很快就会凝固一层硬壳，此硬壳将已经变成蒸汽的水份给封闭在模腔底部并
继续受热高速膨胀，当膨胀的压力超过铜液的“凝壳”所能承受的压力时，即刻发生爆
炸。估计当时的浇铸高度已经达到约有30—60mm左右才发生爆炸的。

    当时在场的人都还挺奇怪，为什么工人一直在操作却没有被炸到偏偏轮到了我呢？
天意吗？不是的，问题出在这几方面：
    当我来到现场后即刻叫停，然后又费了不少的时间去查找漏点，这样一折腾必然使
模具温度有所降低，当然还包括检查过程中有可能水份还会存在逐渐积累的情况，因此
水分就更不容易被蒸发掉，危险性自然就更大了。可以说就是那个检查的过程害了我，
连续浇铸问题可能反而不大；
    这件事说明一个问题：采用水冷方案实现工艺的顺序凝固、模具的温度梯度、热流
流向控制、温度场的合理分布等要求确实存在一定的安全隐患，必需要做到万无一失才
行。
   
    我在这里发表这些言论可不是为了阻碍这一先进工艺解决方案的普及和流行的，绝
不是以此来吓唬人的，俺也不敢乱说相信总会有高手对此言论听不服进行反驳滴！其实
恰恰相反我是想在这里推动水冷方案的流行的。但有些技术细节严重影响这一技术的安
全应用，所以在此提出来供大家一起讨论共同提高。  我再整理一下继续......

pandeqi

俺干过1吨重的镁合金铸件，研制时经常会发生爆炸，每次浇注时厂房外都有6辆消防车等着灭火！

ownyun

曾经打算过搞一搞镁合金的，也听说比较多危险，真不知道如此严重，看来还是先不要搞了，咱得保持无伤害记录啊！对了，想了解一下镁合金的爆炸原因的原理是怎样的呢，不仅仅是镁易燃那么简单吧？是镁挥发蒸发后的蒸汽爆炸吗？书本上的基本扯淡不现实。啥时候老狼先生有空给大家说道说道，吓吓那些胆大妄为者好多为咱们铸造人留点精英血脉。

ownyun

也许大家都知道:：压力罐、锅炉等一些安全性要求高的设备，对于制造者，是有较高的技术水平要求的，并且还必须持有专门的证件，如此严格的原因大家都知道，在高温下对水进行加热的设备都具有很高的危险性，那么更不用讲是铸造用的金属模具了。正常情况下金属型的连续工作温度不会低于250度的（压铸好像可能有低于250度的），一般都在300度到400度左右。这样的话采用水冷的金属型其危险级别丝毫不亚于锅炉呢！
    有关金属型水冷方面的书面资料实在太少，大家可能都是自己进行摸索的吧，为便于互相交流共同提高尤其又是安全问题保守不得，我在这里抛砖引玉先发一些自己的小小的经验供大家讨论并作为·话题讨论下去。下图中的实例是一个最基本的金属型水冷芯子的典型结构包括排气和水冷构造，但是存在一些不足，希望大家仔细看看再提出自己的见解。

ownyun

看来对安全问题都不是什么太在意啊！这可真是什么人说的——————从没被蛇咬永不怕井绳！ 难道说咱们搞的“家什”在生产中出了事故就不觉得良心不安吗？说严重点那就是因公谋杀啊！都来看看说说吧。

infoss

我有一次在操作中，没放气直接开模，只见眼前白花花的一片，铝水飞了一地（低压铸造土八路机）

infoss

对开式卡环排气环是怎么个意思，讲解一下，

ownyun

一种对开式的结构，见上图中，在中间的水冷芯子的“粗细”台阶处有一个不算太深的槽，排气环的轮廓形状大家一看就知道了吧，所以必须把它一切两半才能装配成如图所示的构造，不然的话......
这个结构的排气效果很好应当看得出来的，并且可以根据需要把排气环两半的对接缝调到最需要的位置以达到最佳效果，清理维修很容易。
实际上我图上画的存在很大的不足，会对安全带来一定的影响的，不知道大家看出来没有呢？希望有人批评下...

ownyun

采用这种排气环构造有个好处就是：
它可以做的非常的轻巧（我在上图中算是放大了的），因此吸热也很轻，使铝水在此处的充型贴壁性提高，很有利于对铸件成型“完整饱满”有很高要求的情况。千万注意：
采用水冷方案的同时更要小心水冷附近存在产生有害冷隔缺肉欠铸的隐患...就在如图所示的排气环的腔内端面处就是很容易欠铸的。之所以采用排气环，就是为了实现此处的铝水所接触到的模具金属是非整体的独立的隔热的...............很难表达..............但愿说明白了！

ownyun

安全问题既然大家都无谓，那就聊聊金属型模具水冷课题吧，谁先开个头呢？？？

ownyun

我明天画个图吧，现在用笔记本呢画不了，就是专门关于水冷的话题。

wcyrlj88

做铸造模具没用过水冷，不会用。期待楼主关于模具水冷方面的讲解！

ownyun

探讨一下低压铸造模具水冷的方案，这里有个低压铸造铸件的实例图片，是随便画的虽然属于虚拟但是却是很有代表性的，看图片：

wcyrlj88

楼主你图片中没有水冷结构啊！能不能说的明白一点啊！

ownyun

看到图上了吧，这是个水冷式型芯的简图，就是上面图片的那个铸件的模具上用的。如图示：
这个间隙大约是1-2mm左右吧，用来放膨胀石墨纸垫子的，放好膨胀石墨纸后再把紧固螺丝上紧使水冷芯子背板（其实就是模具型芯固定板）与型芯之间紧密接触形成很好的热传导关系...
用螺丝把它们连接紧固起来，依靠石墨纸的柔软和它的极高的导热能力来实现水冷背板对型芯的冷却效果...至于说如何保证装配后芯子的有效长度，我就没有必要说了，都有办法的...
水冷芯子背板，里面通水循环，必须是个空腔式的，否则容易堵死的......
采用这种结构就完全无需担心水冷漏水进入模具内腔造成危险了，有何想法尽管发帖。

ownyun

下面再看看另一个典型的简单的模具水冷实例，如图所示：
在两块板的中间做个孔，孔的直径比管子大一些，使用一种“膨胀石墨纸”把它包裹起来；把管子包裹后紧紧的装入两块板的中间，然后把固定螺丝上紧。当然还可以用膨胀石墨绳，就是用石墨柔性材料作空隙填料。总之就是类似的办法，具体得自己看着弄。下面第一张图上所示的构造只适合第二张图片中的最底下的那根水冷管，至于型芯里头的自己想一想吧，好弄的。 不过一定要注意：冷却快了后容易无法脱模，设备开模力量小了不行，得有足够的富余量否则一旦出问题就卡壳了。有个问题，应如何调节冷却快慢呢，希望知道的坛友提出来......

[ 本帖最后由 ownyun 于 2010-11-15 13:43 编辑 ]

wcyrlj88

总算明白楼主的水冷概念,原来是用水直接冷却背板，再让背板通过传热介质吸收模具的热量，从而加快模具的冷却！跟塑料模具的水冷不一样啊，塑料模具是水直接通到模具里面去了！

wcyrlj88

请问楼主你这种水冷方式的冷却速度有没有办法控制？