鞋底模具精密鑄造技術(shù)探討

　　【中國(guó)鞋網(wǎng)】在底樣設(shè)計(jì)越趨復(fù)雜的現(xiàn)今市場(chǎng)狀況，使傳統(tǒng)底模開(kāi)發(fā)制作更感吃力，只有寄望精密鑄造的取代。在少量多樣以及市場(chǎng)生命周期縮短的趨勢(shì)下，底模開(kāi)發(fā)能力的高低關(guān)系著自創(chuàng)品牌或自有品牌或ODM廠商的競(jìng)爭(zhēng)力。由于傳統(tǒng)底模制作方法是以整塊銅板(或鋁板)直接進(jìn)行加工，對(duì)高復(fù)雜度的底樣而言，可說(shuō)成本高且耗時(shí)。所以本編乃以精密鑄造技術(shù)為探討重點(diǎn)并將銅模鑄造試驗(yàn)結(jié)果提出供參考。

　　陶殼模鑄造

　　對(duì)現(xiàn)今底樣鑄造業(yè)者而言，大部份分為蕭氏鑄造法及石膏模鑄造法，前者用在銅模，后者用在鋁模，這些是比較普遍的做法。以下分別加以闡述：

　　蕭氏鑄造法

　　簡(jiǎn)介

　　此法乃精密鑄造(Investment casting)方法之一，其應(yīng)用甚為廣泛，歷史也很悠久。但在國(guó)內(nèi)較早普遍化的方法是脫臘鑄造法(lost wax casting)，此法難以適用大型工件的鑄造，因此對(duì)脫臘鑄造廠而言，每遇到大型工作就束手無(wú)策，而兩者皆可適用于非鑄金屬，鑄金屬以及超合金等之鑄造。在精密度、表面粗糙度等質(zhì)量而言：兩者都相同。所不同者是蕭氏鑄造法(shows proces casting)可適用于大型鑄件或中型鑄件(如鞋模等)。蕭氏鑄造法所用的陶殼模是以耐火砂及硅酸乙脂40水解液調(diào)制而成，并經(jīng)點(diǎn)火燃燒后，表面生成微小均勻的裂痕，這些裂痕并不會(huì)影響鑄件表面，反而有助防止鑄模尺寸收縮變形。這些均勻而且微小的裂痕的生成是靠耐火砂粒度分布、水解液、硬化劑以及烘燒技術(shù)的控制。

　　蕭氏陶模制作流程如下：

　　制程介紹

　　原型的準(zhǔn)備

　　依據(jù)藍(lán)圖或樣品制作，并考慮縮水率、預(yù)留加工等因素而完成的原型，并依此原型制作軟模，以供陶模使用。

　　水解液的調(diào)配

　　水解液是將水、鹽酸、酒精和硅酸乙脂40，依序加入，經(jīng)充分?jǐn)嚢瓒�得一澄清且透明而含硅酸膠體的溶液，稱之為水解液。一般調(diào)配完成的水解液必須靜置一天以后使用，使之增加其成熟度者較佳，最好在一周之內(nèi)使用完畢，避免產(chǎn)生老化而嚴(yán)重影響后續(xù)陶模制作質(zhì)量。水解液調(diào)配比例如下表：

　　制程說(shuō)明

　　A．石膏的混合程序?qū)⑺�倒入石膏粉中浸泡約三十秒，運(yùn)用混合盤攪拌提升到使空氣混入泥漿中，而產(chǎn)生氣泡，并將混合盤提升到表面使氣泡消失或大氣泡變小氣泡，完成此一混合作業(yè)，隨即倒入模中，大約在30分鐘即可脫模。

　　B．石膏混合時(shí)注意事項(xiàng)

　　使用攪拌盤的目的是要達(dá)到表面光滑及良好的氣室結(jié)構(gòu)，而且是更氣室而且更整齊的氣室結(jié)構(gòu)。如果在多孔性、低膨脹、石膏、水、空氣等得到均勻的分配，將可達(dá)到良好的強(qiáng)度，為了使其得到較佳的效果，使用溫水是一個(gè)較佳的方法。

　　干燥作業(yè)

　　石膏模法是用水使粉狀石膏形成溶液狀，而水份在鑄造過(guò)程中會(huì)有不良影響，所以干燥作業(yè)是必要的，也就是在澆鑄作業(yè)之前水份必需去除，當(dāng)然去除水份的方法非常多，在此我們用烤箱在300度之下緩慢烘烤，而達(dá)到干燥效果。

　　金屬澆鑄作業(yè)

澆鑄溫度大約在600℃～700℃之間為宜(對(duì)鋁合金而言)，當(dāng)然在不同場(chǎng)合會(huì)有所變化是必然的，在澆鑄完成后，要等待凝固后，方可移動(dòng)較佳，一般鞋模鑄造廠都采用固定位置方式，所以應(yīng)沒(méi)有此項(xiàng)顧慮。

　　熔煉作業(yè)

　　熔煉大略流程如下：

　　試驗(yàn)方法及結(jié)果

　　實(shí)驗(yàn)摘要

　　鞋底模具是具備精密不足、復(fù)雜有余的產(chǎn)品特色，此一特色甚適合于精密鑄造領(lǐng)域生產(chǎn)，尤其要達(dá)到表面粗糙度的要求及原形紋路的再現(xiàn)性，使得精密鑄造技術(shù)的應(yīng)用更增加其必要性。精密鑄造技術(shù)由來(lái)已久，所應(yīng)用的產(chǎn)品技術(shù)不計(jì)其數(shù)，唯應(yīng)用在鞋底模具領(lǐng)域，才從最近數(shù)年興盛起來(lái)，由于少量多樣的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越趨激烈，底樣設(shè)計(jì)由之越趨復(fù)雜，交貨期更趨縮短等因素，使得運(yùn)用傳統(tǒng)方法制作鞋底模具時(shí)，倍感壓力，因此精密鑄造成型方法將會(huì)演變成必要趨勢(shì)。

　　二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?BR>
　　雖然精密鑄造方法具備許多優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際應(yīng)用在鞋底模具時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生原來(lái)未曾發(fā)生或意想不到的問(wèn)題點(diǎn)，這些常見(jiàn)的問(wèn)題點(diǎn)，歸納如下四項(xiàng)：

　　變形量的控制；縮水率的控制；花紋的再現(xiàn)度；合模面制作。

　　以下乃針對(duì)此四項(xiàng)常見(jiàn)問(wèn)題點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之，并提出參考對(duì)策。

　　三、實(shí)驗(yàn)之參數(shù)設(shè)定

　　模具尺寸

　　長(zhǎng)寬厚

　　A40035060

　　B40035030

　　C40035020

　　模具型態(tài)

　　A．單片——目前國(guó)內(nèi)底模鑄造所用的方法。

　　B．雙片——包括分模面的鑄造。

　　C．參片——包括分模面的鑄造。

　　模具材料——SS41(低碳銅)或WCB

　　澆鑄溫度——1640℃

　　殼模的燒結(jié)

　　編號(hào)燒結(jié)溫度(℃)持溫時(shí)間(分鐘)

　　125040

　　250040

　　375040

　　490040

　　表一殼模試樣抗折強(qiáng)度試驗(yàn)記錄表

　　試樣

　　編號(hào)

　　斷面

　　長(zhǎng)寬高

　　(CM)(CM)(CM)

　　最大荷重(kg)最大抗折強(qiáng)度(kgf/cm)破折率%備注

　　A56270．583．5不可用

　　B5627．50．633．7-

　　C56280．674尚可

　　D56290．754．5不穩(wěn)定

　　E5628．50．714．2可靠性佳

　　F5628．30．694．1可靠性佳

　　G5628．40．74．2可靠性佳

　　H5628．20．84．3可靠性佳

　　I562914．2可靠性佳

　　J5621214．5優(yōu)

　　表二澆鑄后的變形量

　　試樣位置鑄成品真直度 (變形與原型之誤差值)

　　底花1mm；范本1．3mm

　　底花1mm；實(shí)范本1．3mm；中空范本1．2mm

　　底花1．0mm；模仁1．1mm；實(shí)范本1．4mm；中空范本1．3mm

　　表三澆鑄后的縮水率

　　試樣原型尺寸鑄成品尺寸尺寸誤差%

　　A．2842820．7；5049．60．8；150148．50．99

　　B．284281．50．8；5049．70．6；1501490．7；

　　C．2842820．7；5049．70．6；1501490．7

　　四、實(shí)際測(cè)試及結(jié)果

　　〈殼模的抗折強(qiáng)度(表一)

　�。�澆鑄后的變形量(表二)

　　〈澆鑄后的縮水率(表三)

　　〈澆鑄后的花紋再現(xiàn)度(表四)

　　表四澆鑄后的花紋再現(xiàn)度

　　試樣鑄成品狀況檢討

　　A-1銅珠顆粒

　　B-2清砂困難

　　C-1黑皮清除困難

　　D-1銳角不全

　　E-2蝕孔

　　F-3落砂

　　G-1表面清晰

　　H-2表面清楚、無(wú)黑皮

　　I-1表面清晰、無(wú)黑皮、無(wú)蝕孔、清砂容易、無(wú)顆粒

　　J-3無(wú)黑皮、無(wú)蝕孔、無(wú)顆粒、沙砂容易、表面清晰、深溝銳角清晰

　　※試樣之選完較具代表性的編號(hào)

　　．澆鑄后的分模面與合模檢討(表五)

　　表五澆鑄后的分模面檢討

　　試樣分模面與合模面檢討

　　A“分模面及模仁部份運(yùn)用加工組合

　�。�分模面采用平直化

　　．使用較厚之模板，傳熱較慢，作業(yè)性較差，大底生產(chǎn)效率較低

　　B&C“分模面一次完成

　�。�模仁一次完成

　　．機(jī)件一次完成

　�。�分模面隨模具需求而變化

　　．恢復(fù)傳統(tǒng)模具之大底生產(chǎn)效率

　　五、狀況簡(jiǎn)析

　　本報(bào)告所提出的四大問(wèn)題點(diǎn)是比較常見(jiàn)的情形，事實(shí)上還有許多突發(fā)狀況；例如氧化、縮孔……等等。這些突發(fā)狀況牽涉到鑄造技術(shù)的專業(yè)領(lǐng)域，在此不予詳述。首先對(duì)變形量的控制上加以探討，當(dāng)鐵水溫度由1600℃降到室溫時(shí)，其變形是在所難免，但依據(jù)經(jīng)驗(yàn)顯示；這些變形量將不致影響到鞋模的可用性，重要的問(wèn)題在陶模的配方與烘燒以及軟模的應(yīng)用。其次縮水率的控制就關(guān)系到原材料的應(yīng)用以及全程的質(zhì)量管理技巧。第三就是花紋的再現(xiàn)度，要達(dá)到良好再現(xiàn)度對(duì)澆鑄技術(shù)就必需特別要求，其它當(dāng)然有一些需注意的要點(diǎn)，諸如殼模、成份……等等。

　　結(jié)論

　　以目前業(yè)界形態(tài)分析，鞋底模具制程可以專業(yè)分工，亦即鑄造工程可以由鑄造廠獨(dú)立運(yùn)作，但是將來(lái)如果把合模面列入鞋底模具制程的重要角色時(shí)，專業(yè)分工的特色將會(huì)被取代。綜觀數(shù)十年來(lái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)往往在熱烈高點(diǎn)時(shí)突然滑落，這也是惡性競(jìng)爭(zhēng)的后果，個(gè)人預(yù)測(cè)在五年之內(nèi)鞋底模具必將面臨「濾網(wǎng)」的過(guò)濾考驗(yàn)，屆時(shí)技術(shù)及體質(zhì)不佳者將面臨被淘汰的命運(yùn)。