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刘文安 [楼主] 发表于:2023-01-05 17:30
鄌郚总编

昌乐翻砂铸造技艺

  
  昌乐翻砂铸造技艺历史悠久、远近闻名,是营丘古文化传承的例证,与姜太公有密切的联系。周建国后,分封诸侯,为周屡建奇功的姜尚封于营丘,建立齐国,以铸造铁器用于生产、生活和制作兵器。代代相传铸造技术日臻完善,于清道光十一年(1831年),营丘滕家辛牟村村民滕殿三,建起了全县第一家炉房,名为“滕辛炉房”,制作铲头、犁头。但铸造的犁头和铲头卖不出去,影响了炉房生存。为此,滕家长子三进山西,拜师学艺。前两次是到太行山北麓怀庆府学铸造铁锅和鏊子,第三次是到太行山南边青城学铸“疙瘩犁头”。经九年时间,终于掌握了铸造技巧,产品打开销路,逐渐占领了市场。旧时民间流传俗语“昌乐鏊子潍县锅”,其中“昌乐鏊子”就是滕家辛牟炉房铸造。后滕辛炉房声名远扬,不但为世俗百姓所信赖,也为朝廷所看重。
  道光二十一年(1841年)正月,清政府欲在登州铸两门大炮,以加强海防。滕家辛牟炉房当家人滕爱木,接到清政府通知后,立即组织人马,配齐铸造工具,与昌邑葛埠炉房一起,推着木轮车子赶往登州。在统一指导下,与其它72支炉房同时开火,铸造了名为“镇海大将军”“镇海二将军”的两门巨炮。前者重2吨,置于西炮台,后者重1吨,置于东炮台。现在蓬莱水城陈列的这两门大炮,就凝聚着滕家辛牟人的心血、汗水和爱国热情。
  抗日战争爆发后,滕家炉房的第四代传人滕树祥、滕树理等11人出于爱国热情,自发组织起来奔赴鲁西南,为抗日军队铸造手榴弹、地雷外壳,为抗战的胜利作出了巨大贡献。目前,滕家辛牟村共有铸造专业户36家,铸造从业人员达500多人,已经成为全县有名的铸造专业村,2000年12月被潍坊市政协评为“潍坊市工商老字号”。
  近年来,该村成立了铸造行业协会,引资金、跑技术,从原来只生产炉条、小农具等简单产品,转向生产汽车配件、消防管件等精密铸造,与潍坊拖拉机厂、北汽福田、中国重汽等企业建立了长期稳固的业务关系,开创了滕家辛牟砂型铸造的新篇章。
  翻砂铸造技艺是一种古老的铸造工艺,是将熔化的金属液浇灌于铸型空腔中,冷却凝固后获得产品的生产方法。所用主要工具材料包括化铁炉、干锅、模具、造型材料、炉料等。造型材料,主要是沙箱、型砂和芯砂。铸造生产中炉料主要是生铁、废钢、焦炭、石灰石等原料。
  其工艺流程如下:
  制作模具-翻砂造型-熔化-浇注-落砂-清理-检验产品。
  第一步:制作模具。模具是生产中最基本的工艺装备,它的质量好坏,直接影响铸件的形状和尺寸精度,模具以木模为主,木模的制造可根据客户的需求,按零件图、铸件图或工艺图的要求制造模具。炽热的铁水冷却后体积会缩小,因此,木模的尺寸需要在铸件原尺寸的基础上按收缩率加大,需要切削加工的表面相应加厚。选取的木材必须有足够的强度、刚度和必要的表面光洁度、尺寸精度。木材的纹理应平直、整齐,纤维坚韧而耐磨,结构细致紧密,不易变形。木材应在使用前进行自然或人工干燥,使水分含量低于10%。
  第二步:翻砂造型。先将下半型放在平板上,放砂箱填型砂,紧实刮平,下型造完,翻砂铸造将造好的砂型翻转180度,放上半型,撒分型剂,放上砂箱,填型砂并紧实、刮平,将上砂箱翻转180度,分别取出上、下半型,再将上型翻转180度和下型合好,砂型造完,等待浇注。这套工艺俗称“翻砂”。?
  造型材料,主要是型砂和芯砂,用于制造砂型的材料习惯上称为型砂,用于制造砂芯的造型材料称为芯砂。通常型砂是由原砂(山砂或河砂)、粘土和水按一定比例混合而成,其中粘土约为9%,水约为6%,其余为原砂。有时还加入少量如煤粉、植物油、木屑等附加物以提高型砂和芯砂的性能。型砂和芯砂的质量直接影响铸件的质量,型砂质量不好会使铸件产生气孔、砂眼、粘砂、夹砂等缺陷。舂砂时紧实度要均匀,芯子表面要致密光滑,不得有松砂现象,刮砂面要用工具刮子压光。芯应尽量轻轻在专用工作台上均匀敲出或磕出芯盒。修整的砂芯,其几何形状及尺寸必须符合要求,不得有凸凹毛刺、多材、裂纹等缺陷,表面应致密,光滑。
  第三步:熔化。铸造生产中炉料主要是生铁、废钢、焦炭、石灰石等原料。将炉料填至熔化设备中,古时为土炉,现在已改进为电炉。电炉功率密度配置得高,熔化速度就快,就能达到节能的要求,但是过高的密度对炉衬材料会引起伤害。炉料太大或太小都会影响熔化的速度,质量、块度越大,速度会越慢,而且金属液的均匀程度会不稳定,一般以200/300毫米块度为合适。
  固体金属的第一次加入量要求达到炉容的1/3左右,当第一批料到达熔融状态时,固体料下沉,此时应该立即进行续料,这可以把软化的固体料下压熔化,使熔化以最快速度进行,加料以炉内不发生液态剧烈翻腾为正常。要求熔化时的功率输入以小于20% (第一次加料) -- 50% (软化)--(加料)65% - --(加料)100% ----到达工艺要求温度。停止送电。出液。
  第四步:浇注。翻砂铸型制成后,就可以浇注,也就是将铁水灌入砂型的空腔中。浇注时,铁水温度在1250—1350度。
  在铸件过程中,要合理设计铸件的浇注系统,它是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。通常有浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道和冒口等组成。通过浇注系统,可使金属液平稳地充满铸型型腔;控制金属液的流动方向和速度;调节铸件上各部分的温度,控制冷却凝固顺序;阻挡夹杂物进入铸型型腔。冒口起补缩、排气和集渣作用。
  第五步:落砂。砂型浇注后用手工或机械使铸件、型砂和砂箱分开。人工就地落砂,通常在浇注场地进行,其特点是工具简单,适应性广,但生产率低,作业环境恶劣,劳动条件很差。现在落砂的方式,都是在落砂机上进行。落砂时应注意开型的温度。温度过高,铸件未凝固,会发生烫伤事故。即使铸件已凝固,急冷也会使铸件产生表面硬皮,增加机械加工的困难,或使铸件产生变形和裂纹等缺陷。落砂过晚,又影响生产效率。一般铸铁件的落砂,温度在400~500℃之间,形状复杂,易裂的铸铁件应在200℃以下落砂。
  第六步:清理。铸件清理包括:切除浇冒口、清除型芯、清除内外表面粘砂、铲除铸件表面毛刺与飞边、表面精整等。
  1、切除浇冒口。切除浇冒口的方法,不仅受铸件材质的限制,而且还受着浇冒口的位置及其与铸件连接处的尺寸大小的影响。因此,应根据生产的具体情况,选用不同的切割方法。通常为敲击法、锯割、气割等。
  2、清除型芯。铸件内腔的型芯及芯骨一般用手工清除,也可用震动的清砂机或水力清砂装置清除。
  3、清除内外表面粘砂。铸件内外表面往往粘结一层被烧结的砂子,需要清除干净。可用钢丝刷刷掉。但因劳动条件差,生产效率低,应尽量用清理机械代替手工操作。
  4、铲除毛刺和飞边。铸件上的毛刺、飞边和浇冒口残迹要铲除干净,使铸件外形轮廓清晰,表面光洁。铲除时,可用錾子、风铲、砂轮等工具进行。
  许多重要铸件在清理后还需进行消除内应力的退火,以提高铸件形状和尺寸的稳定性。有的铸件表面还需精整,以提高铸件表面质量。
  第七步:产品检验。对铸件一一进行检验,统一包装入库。
  自周朝初期开始历代流传至今,因战争等社会重大变革,加之年代久远,文字资料淹没不可考,据可考的传承谱系为:滕树祥(1930——2001年)滕树祥等将制作铲头、犁头的古老翻砂技艺精心研制、创新应用,自发组织本村铸造技术人员奔赴鲁西南,为抗日军队铸造手榴弹、地雷外壳,为抗战的胜利作出了巨大贡献。滕建德承上启下,将老辈的铸造技艺发扬光大,并教授村内50多人掌握了翻砂铸造技艺,壮大了铸造人员队伍。后代人继承和改进先辈的铸造技艺,向精密铸造行业迈出了一大步,将铸造产品广泛应用于汽车制造、消防管件等现代工业产品,开辟了铸造产品广阔的市场。
  砂型铸造技艺工艺原始,老艺人相继离世或歇业,由于又脏又累,特别是浇注工序有很大的危险性,所以年轻人不愿学,后继乏人,精湛技艺濒临失传。
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