在底樣設計越趨復雜的現(xiàn)今市場狀況，使傳統(tǒng)底模開發(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生命周期縮短的趨勢下，底模開發(fā)能力的高低關系著自創(chuàng)品牌或自有品牌或ODM廠商的競爭力。由于傳統(tǒng)底模制作方法是以整塊銅板(或鋁板)直接進行加工，對高復雜度的底樣而言，可說成本高且耗時。所以本編乃以精密鑄造技術為探討重點并將銅模鑄造試驗結(jié)果提出供參考。
陶殼模鑄造
對現(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
簡介
此法乃精密鑄造(Investment casting)方法之一，其應用甚為廣泛，歷史也很悠久。但在國內(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，因此對脫臘鑄造廠而言，每遇到大型工作就束手無策，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)點火燃燒后，表面生成微小均勻的裂痕，這些裂痕并不會影響鑄件表面，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的控制。
蕭氏陶模制作流程如下：
制程介紹
原型的準備
依據(jù)藍圖或樣品制作，并考慮縮水率、預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)充分攪拌而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：
制程說明
A．石膏的混合程序?qū)⑺谷胧喾壑薪菁s三十秒，運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．石膏混合時注意事項
使用攪拌盤的目的是要達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，將可達到良好的強度，為了使其得到較佳的效果，使用溫水是一個較佳的方法。
干燥作業(yè)
石膏模法是用水使粉狀石膏形成溶液狀，而水份在鑄造過程中會有不良影響，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(對鋁合金而言)，當然在不同場合會有所變化是必然的，在澆鑄完成后，要等待凝固后，方可移動較佳，一般鞋模鑄造廠都采用固定位置方式，所以應沒有此項顧慮。
熔煉作業(yè)
熔煉大略流程如下：
試驗方法及結(jié)果
實驗摘要
鞋底模具是具備精密不足、復雜有余的產(chǎn)品特色，此一特色甚適合于精密鑄造領域生產(chǎn)，尤其要達到表面粗糙度的要求及原形紋路的再現(xiàn)性，使得精密鑄造技術的應用更增加其必要性。精密鑄造技術由來已久，所應用的產(chǎn)品技術不計其數(shù)，唯應用在鞋底模具領域，才從最近數(shù)年興盛起來，由于少量多樣的市場競爭越趨激烈，底樣設計由之越趨復雜，交貨期更趨縮短等因素，使得運用傳統(tǒng)方法制作鞋底模具時，倍感壓力，因此精密鑄造成型方法將會演變成必要趨勢。
二、實驗目的
雖然精密鑄造方法具備許多優(yōu)勢，但實際應用在鞋底模具時，將會產(chǎn)生原來未曾發(fā)生或意想不到的問題點，這些常見的問題點，歸納如下四項：
變形量的控制；縮水率的控制；花紋的再現(xiàn)度；合模面制作。
以下乃針對此四項常見問題點實驗之，并提出參考對策。
三、實驗之參數(shù)設定
模具尺寸
長寬厚
A40035060
B40035030
C40035020
模具型態(tài)
A．單片——目前國內(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)
編號燒結(jié)溫度(℃)持溫時間(分鐘)
125040
250040
375040
490040
表一殼模試樣抗折強度試驗記錄表
試樣
編號
斷面
長寬高
(CM)(CM)(CM)
最大荷重(kg)最大抗折強度(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；實范本1．3mm；中空范本1．2mm
底花1．0mm；模仁1．1mm；實范本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、實際測試及結(jié)果
〈殼模的抗折強度(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、無黑皮
I-1表面清晰、無黑皮、無蝕孔、清砂容易、無顆粒
J-3無黑皮、無蝕孔、無顆粒、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
．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
．機件一次完成
．分模面隨模具需求而變化
．恢復傳統(tǒng)模具之大底生產(chǎn)效率
五、狀況簡析
本報告所提出的四大問題點是比較常見的情形，事實上還有許多突發(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的專業(yè)領域，在此不予詳述。首先對變形量的控制上加以探討，當鐵水溫度由1600℃降到室溫時，其變形是在所難免，但依據(jù)經(jīng)驗顯示；這些變形量將不致影響到鞋模的可用性，重要的問題在陶模的配方與烘燒以及軟模的應用。其次縮水率的控制就關系到原材料的應用以及全程的質(zhì)量管理技巧。第三就是花紋的再現(xiàn)度，要達到良好再現(xiàn)度對澆鑄技術就必需特別要求，其它當然有一些需注意的要點，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立運作，但是將來如果把合模面列入鞋底模具制程的重要角色時，專業(yè)分工的特色將會被取代。綜觀數(shù)十年來，國內(nèi)企業(yè)往往在熱烈高點時突然滑落，這也是惡性競爭的后果，個人預測在五年之內(nèi)鞋底模具必將面臨「濾網(wǎng)」的過濾考驗，屆時技術及體質(zhì)不佳者將面臨被淘汰的命運。 |