消失模鑄造技術(shù)簡(jiǎn)介

1、消失模鑄造技術(shù)簡(jiǎn)介消失模鑄造我國(guó)稱(chēng)真空實(shí)型鑄造，美國(guó)人稱(chēng)消失?；驓饣ｈT造，國(guó)際上稱(chēng)EPC工藝。什么是消失模鑄造 ?消失模鑄造是用泡沫模型代替金屬或木模，造型后模樣不取出， 呈實(shí)體型腔，即一個(gè)與鑄件形狀完全相似的泡沫模型保留在鑄型內(nèi)，形成“實(shí)型”鑄型， 而不是傳統(tǒng)砂型的“空腔”鑄型，在澆金屬液時(shí)，泡沫模型在高溫金屬液體作用下不斷分 解氣化，產(chǎn)生金屬模型的置換過(guò)程，而不象傳統(tǒng)“空型”鑄造是一個(gè)金屬液體的充填 過(guò)程；最終模樣氣化得到鑄件。與傳統(tǒng)的砂型鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有較強(qiáng)的工藝優(yōu)勢(shì)，因此被國(guó)內(nèi)外鑄 造界譽(yù)為“二十一世紀(jì)的鑄造技術(shù)”和“綠色的鑄造工程”。我國(guó)曾在“七五”、“八 五”、“

2、九五”三個(gè)五年計(jì)劃中把此項(xiàng)技術(shù)列入機(jī)械行業(yè)推廣項(xiàng)目。我國(guó)有鑄造廠 （車(chē)間） 二萬(wàn)余個(gè)，絕大部分采用傳統(tǒng)的砂型鑄造，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工人易 得矽肺病 （環(huán)境污染嚴(yán)重 ） ，廢晶率高；其產(chǎn)品完全靠生產(chǎn)面積擴(kuò)展：產(chǎn)品質(zhì)量好壞很大程 度依賴(lài)操作工人的技術(shù)水平，培養(yǎng)一批三級(jí)以上造型工隊(duì)伍至少 5-10 年。過(guò)去消失模鑄造在我國(guó)一直發(fā)展緩慢，其主要原因是許多外部客觀條件不成熟，比如 “一汽”早年引入一條生產(chǎn)線，生產(chǎn) 10 萬(wàn)件年鋁合金轎車(chē)進(jìn)氣管，從膠粘劑到制泡沫 模EPS（鑄造用聚苯乙烯粒珠）原材料和生產(chǎn)線設(shè)備均要靠進(jìn)口供應(yīng)，成本較高，再加上消 失模鑄造對(duì)于大多數(shù)企業(yè)來(lái)講屬于新事物。目前，由于國(guó)家重視以及國(guó)內(nèi)

3、化工業(yè)科技發(fā)展，發(fā)展消失模鑄造技術(shù)所需的各種設(shè)備、 原材料全部國(guó)產(chǎn)化，基本能夠滿足消失模鑄造要求，因此，近幾年消失模鑄造技術(shù)在國(guó)內(nèi) 鑄造業(yè)發(fā)展很快。消失模鑄造（EPC）工藝特點(diǎn)1 、形狀尺寸與鑄件完全相似的泡沫塑料模樣保留在鑄型內(nèi)鑄型，而不是傳統(tǒng)砂型的“空腔”鑄型。2 、使用無(wú)粘結(jié)劑的干砂，振動(dòng)造型。3 、澆注時(shí)，泡沫塑料模型在高溫液體金屬作用下不斷氣化分解，產(chǎn)生金屬模樣的置換過(guò)程，而不象傳統(tǒng) “空腔”鑄造是一個(gè)液體金屬的充填過(guò)程制作一個(gè)鑄件，就要“消失”掉一個(gè)泡沫塑料模型。4 、泡沫塑料模樣可以分片成形，也可人工制模，再進(jìn)行粘結(jié)組合。模樣形狀（ 即鑄件形狀 ）與結(jié)構(gòu)基本不受工藝限制。5 、鑄

4、件落砂情理時(shí)，只需翻箱或倒出鑄件，鑄件就與砂自動(dòng)分離，鑄件無(wú)飛邊毛刺，基本不需打磨，只雷對(duì)澆冒口和鑄件其它部位作簡(jiǎn)單清理。三、消失模鑄造（EPC）工藝優(yōu)點(diǎn)消失模鑄造 （又稱(chēng)實(shí)型鑄造 ）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇， 刷滁耐火涂層井烘干后，埋在干石英砂中經(jīng)過(guò)振實(shí)，在負(fù)壓作用下澆注成形的新型鑄造工 藝。1 、鑄件精度高鑄件尺寸形狀精確，重復(fù)性好，表面光潔度高，具有精密鑄造的特點(diǎn)。2 、產(chǎn)品質(zhì)量高消失在模鑄造工藝屬精密鑄造技術(shù)，鑄造尺寸精度和表面光潔度遠(yuǎn)高于砂型鑄造，模 型不需分型開(kāi)邊，鑄件無(wú)飛邊毛刺；由于負(fù)壓作用補(bǔ)縮能力強(qiáng)，鑄件內(nèi)部組織致密，澆冒 系統(tǒng)處理好可使鑄件無(wú)縮孔、縮松

5、。3 、工藝過(guò)程簡(jiǎn)化，容易操作無(wú)論多么復(fù)雜鑄件，均不必制芯、下芯可鑄出0 3 5mm、孔；培養(yǎng)一個(gè)高等級(jí)造型工至少5-10年，而培訓(xùn)一個(gè) EPC工藝成熟的操作人員只需三天；也即技術(shù)越發(fā)達(dá)，操作 越簡(jiǎn)化。4 、工藝穩(wěn)定，產(chǎn)品廢品率低砂型鑄造從配砂到造型、下芯、合箱等工序，人為因素造成的質(zhì)量問(wèn)題較多。EPC工藝不配砂、混砂、造型、修型，減少了許多人為因素，主要生產(chǎn)過(guò)程是按固定程序執(zhí)行。 因此，廢品率低。加之負(fù)壓狀態(tài)下澆注有較強(qiáng)的補(bǔ)縮作用。消失模鑄造工藝可以使模型（EPC聚苯乙烯泡沫塑料模型）群體埋箱澆注，生產(chǎn)效率比砂型鑄造高4-5倍；落砂、清理工作量大大減少；不要配砂、混砂，不僅減少丁生產(chǎn)占地面積

6、（面積可減少 30%-50），而且還大大減輕了工人體力勞動(dòng)，勞動(dòng)用工比砂型鑄造減少50，制造成本比傳統(tǒng)精密鑄造降低 40-60，同傳統(tǒng)砂型鑄造相當(dāng)；采用消失模鑄造工藝，、至幾兩天大到幾十噸 鑄件，從有色金屬鑄件到鑄鋼鋅鐵件均可生產(chǎn)。四，消失模鑄造技術(shù)也不是萬(wàn)能的，它有一定適用范圃，對(duì)于每個(gè)企業(yè)自己的產(chǎn)品，是否適當(dāng)米用EPCX藝，應(yīng)認(rèn)真考察。消失模工藝樣解一、原料準(zhǔn)備EPS 模樣的光潔平整直接影響鑄件的精度 , 為了得到光潔平整的發(fā)泡模樣 ,EPS 珠粒粒 度、一些為好 ,尤其對(duì)于壁厚 3-4mm 的薄壁模樣 , 為使模樣斷面上有三顆以上的預(yù)發(fā)珠粒 , 必須采用 0.3-0.4mm的小珠粒.下表

7、是國(guó)內(nèi)EPS珠粒規(guī)格：型號(hào)se目數(shù)粒徑性能301A13-141.25-1.60密度 1.03g/cm2假密度 0.6g/cm2發(fā)泡劑 6%-8%殘留單體小于 0.1%含水量 （體積分?jǐn)?shù) ）小于 0.5% 最大發(fā)泡倍率 40%-60%30115-160.90-1.43302A17-180.8-1.030219-200.71-0.8840121-220.3-0.823-240.25-0.650125-260.2-0.4二、EPS原料預(yù)發(fā)泡消失模鑄造模樣所需珠粒量遠(yuǎn)比泡沫板材少 ,通常都采用間歇式蒸汽預(yù)發(fā)機(jī) , 蒸汽預(yù)發(fā) 設(shè)備的關(guān)鍵是 :1) 蒸汽進(jìn)入不宜過(guò)于集中 , 壓力和流量不能過(guò)大 , 以免造

8、成結(jié)塊 , 發(fā)泡不均勻 甚至部分珠粒過(guò)度預(yù)發(fā)破裂 ;2) 因?yàn)橹榱Ｖ苯优c水蒸汽接觸 , 預(yù)發(fā)珠粒水分含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 高達(dá) 10%左右, 因此卸料后必須經(jīng)過(guò)干燥處理 .三、預(yù)發(fā)珠粒的熟化處理經(jīng)過(guò)預(yù)發(fā)泡的珠粒 ,由于驟冷造成泡孔中發(fā)泡劑和滲入蒸汽的冷凝 , 使泡孔內(nèi)形成真空 如果立即送去發(fā)炮成型 ,珠粒壓扁以后就不會(huì)再?gòu)?fù)原 ,模樣質(zhì)量很差 , 必須儲(chǔ)存一個(gè)時(shí)期 , 讓 空氣滲入泡孔中 ,使殘余的發(fā)泡劑重新擴(kuò)散 ,均勻分布 , 保持泡內(nèi)外壓力平衡 ,使珠粒富有彈 性增加模樣成型時(shí)的膨脹能力和模樣成型后抵抗外力變形、收縮的能力 , 這個(gè)必不可少的 過(guò)程叫熟化處理 .熟化處理合格的珠粒是干燥而有彈性 ,

9、同時(shí)內(nèi)含殘存發(fā)泡劑符合要求 . 最 適合的熟化溫度是 20-25oC. 溫度過(guò)高,發(fā)泡劑的損失增大 ;溫度過(guò)低 ,減慢了空氣滲入和發(fā) 泡劑擴(kuò)散的速度預(yù)發(fā)泡的珠粒熟化倉(cāng)最好采用金屬框架并接地 ，以減少EPS珠粒在運(yùn)輸過(guò) 程中產(chǎn)生的靜電 , 靜電是成型過(guò)程中充填模具的一大難題 . 下面是預(yù)發(fā)泡的珠粒熟化時(shí)間參 考直表 :堆積密度 /(kg/m3)1520253040最佳熟化時(shí)間 /h48-7224-4810-305-253-20最小熟化時(shí)間 /h10520.50.4四、發(fā)泡成型發(fā)泡成型的目的在于將一次預(yù)發(fā)的松散珠粒填入一定形狀和尺寸的模具中 , 再次加熱 進(jìn)行二次發(fā)泡 , 形成與模具形狀和尺寸一致

10、的整體模樣 . 目前大片量生產(chǎn)均采用立式成型機(jī) 其特點(diǎn)為 :1) 模具拆卸和安裝方便 ;2) 模具內(nèi)便于安放活塊 ;3) 易于手工取模 ;4) 占地面積小 受到普遍運(yùn)用 .發(fā)泡模具是決定模樣質(zhì)量最主要、最直接的要素 .對(duì)模具的基本要求 :1) 模 具的尺寸精度必須使制出的鑄件在圖樣要求的精度范圍內(nèi) , 型腔內(nèi)表面的粗糙度在 Ra6.3 口 m以下;2)為使模樣加熱均勻、快速,模具導(dǎo)熱性應(yīng)好,模具型腔一般都做成薄殼隨 形結(jié)構(gòu) .3) 射料嘴設(shè)置應(yīng)保證進(jìn)料通暢 , 使預(yù)發(fā)珠粒能順利充滿模樣的所有部位 .4) 正確設(shè)置排氣閥位置和確定排氣面積的大小 , 使模樣緊實(shí)、加熱和冷卻均勻 ;5) 模具與成型

11、機(jī)的聯(lián)結(jié)可靠, 安裝定位準(zhǔn)確 ;6) 模具應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度, 對(duì)水、蒸汽等介質(zhì)有良好的耐蝕性;7) 模具制造和操作使用方便.五、模樣的熟化處理模樣從模具中取出時(shí)含質(zhì)量分?jǐn)?shù)的6%-8%水分 , 由于前期的水分和發(fā)泡劑的蒸發(fā) , 從模樣中逸出和后期的應(yīng)力松弛 , 引起模樣出型后尺寸隨時(shí)間而變化 , 模樣收縮量因預(yù)發(fā)珠粒的 密度和存放期不同、制模時(shí)的蒸汽壓力、冷卻時(shí)是否采用真空、模樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、填充射 料是否均勻、成型發(fā)泡蒸汽分布是否均勻而受影響 . 實(shí)際生產(chǎn)中 , 為了縮短模樣熟化處理時(shí) 間, 常將模樣置入 50-70oC 的烘干室中強(qiáng)制干燥 5-6h, 可以達(dá)到在室溫下自然熟化 2天的 效果.

12、六、模樣的分片及組鏃較復(fù)雜的泡沫模樣若不能在一副模具內(nèi)成型 ,需要先將其進(jìn)行分片處理 , 各片單獨(dú)用模 具成型 ;然后用粘接方法 , 將分片泡沫模樣組合成整體泡沫模樣 .這樣可使復(fù)雜鑄件模樣生 產(chǎn)變得簡(jiǎn)單 . 對(duì)于小批量生產(chǎn) , 可采用手工粘接方式生產(chǎn) , 大批量生產(chǎn)則可采用自動(dòng)粘合機(jī) 來(lái)保證生產(chǎn)效率 .七、涂料的配置消失模涂料的作用是 :1) 提高泡沫模樣的強(qiáng)度和剛度 , 防止模樣在運(yùn)輸填砂振動(dòng)時(shí)破壞或變形 ;2) 澆注時(shí) , 涂料層是液態(tài)金屬與干砂之間重要的隔離介質(zhì) ;3) 涂料層能讓泡沫塑料的分解產(chǎn)物順利的排出 .消失模材料的組成主要有 :1) 耐火材料 , 耐火材料是涂料中的骨干材料

13、, 它決定了涂料的耐火度化學(xué)穩(wěn)定性和絕熱 性能.2) 粘結(jié)劑 , 有機(jī)和無(wú)機(jī)粘結(jié)劑決定了涂料的強(qiáng)度和透氣性3) 載體 , 消失模涂料主要有水基和醇基之分 ;4) 懸浮劑 , 防止涂料中的固體耐火物質(zhì)沉淀5) 添加劑 , 添加劑是為了改善涂料的某些性能而添加的少量附加物.八、涂料的刷掛消失模涂料按一定比例配置完成后放在涂料攪拌機(jī)中攪拌均勻即可刷掛 . 涂料的涂敷 方法一般有刷、浸、淋和噴四種 , 應(yīng)根據(jù)產(chǎn)量來(lái)選擇適合的一種 . 涂料涂敷時(shí)應(yīng)注意以下幾 點(diǎn):八、1) 涂料應(yīng)處于連續(xù)攪拌狀態(tài)下 , 并控制涂料的溫度 , 使涂料層均勻 .2) 涂料攪拌時(shí)應(yīng)控制速度 , 防止卷氣 .3) 涂敷時(shí)可單件涂

14、敷 , 也可組成鏃后用定位架整體涂掛 .九、涂料干燥涂料干燥應(yīng)在專(zhuān)門(mén)的烘干房中進(jìn)行 . 烘干房熱量可來(lái)自蒸汽鍋爐、電熱輻射、太陽(yáng)能 烘干房在建筑時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) :1) 面積與產(chǎn)量應(yīng)相符 ;2) 烘干房墻壁應(yīng)設(shè)置保溫層 ;3) 烘干房設(shè)置排汽口 . 涂料干燥溫度不得超過(guò) 50oC, 干燥時(shí)間應(yīng)根據(jù)泡沫模樣大小來(lái)定 對(duì)輻射式加熱干燥應(yīng)定時(shí)翻動(dòng)模樣保證加熱均勻 . 直接利用太陽(yáng)能干燥應(yīng)置于背風(fēng)但空曠 的場(chǎng)地中十、裝箱造型石英砂振實(shí)臺(tái)專(zhuān)用砂箱埋箱造型1. 原砂的化學(xué)成分 : 一般用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 90-95%SiO2 . 對(duì)于大型鑄件則應(yīng)考慮用特種砂做 原砂 .2. 原砂的粒度和粒形 :粒度一般采用 20

15、目, 粒形用近圓形和多邊形 .3. 原砂的含水量 : 應(yīng)小 1%.3. 含泥量 : 應(yīng)小于 1%-3%一般采用水洗砂 .4. 原砂的燒灼減量 : 小于 0.1%為佳 .5. 砂溫 : 應(yīng) oC.振實(shí)臺(tái)振動(dòng)模式 :一維振動(dòng)、二維振動(dòng)、三維振動(dòng) , 其中三維振動(dòng)因精度高而被大量運(yùn)用 .振動(dòng)參數(shù)的選擇 :1) 震動(dòng)加速度 :1-2 個(gè)重力加速度 ;2)振幅和頻率：在頻率為50-60HZ時(shí),振幅為0.5-1mm比較合適；3)振動(dòng)時(shí)間：生產(chǎn)實(shí) 踐表明 ,30-60s 即可滿足要求 .專(zhuān)用砂箱有以下特點(diǎn) ：1) 底部排氣式 ： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 滿足一般生產(chǎn)要求 ;2) 側(cè)面排氣式 ： 可 ?滿足大部分生產(chǎn)要

16、求 ;3) 雙層砂箱 ： 可滿足不同要求 , 應(yīng)用比較廣泛埋箱造型泡沫塑料模樣放入砂箱前 ,必須在砂箱底部預(yù)先放入一些底砂 , 經(jīng)振動(dòng)刮平 , 形成放置泡沫塑料模組的砂床;砂床厚度約100mm在砂床上放置模組.按照工藝要求,邊填 砂邊振動(dòng) . 由砂斗向砂箱內(nèi)加砂法應(yīng)用較多的有柔性管加砂法和雨淋式加砂和螺旋給料加 砂三種1) 柔性管加砂 : 用柔性管與砂斗相接 , 人工移動(dòng)柔性管陸續(xù)向砂箱內(nèi)各部位加砂 , 可以 靈活加砂 , 效果也很好 , 缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí) , 效率低 , 沖擊大而且加砂不均勻 .2) 雨淋式加砂 : 在砂斗 底部裝有加料箱 , 抽去閘板 . 此種方式實(shí)用于單件大批量生產(chǎn) .3) 螺

17、旋給料加砂 : 采用螺旋給 料機(jī)把原砂從造型砂斗輸送到砂箱 , 加砂靈活 , 目前運(yùn)用較廣泛 .十一、抽真空、澆注真空系統(tǒng)是由真空泵與真空砂箱和真空管道組成 . 作用是將 3部分氣體強(qiáng)行抽走 :1); 占砂箱總?cè)莘e 10%左右的砂粒間空隙氣體 ;2); 泡沫塑料模樣在高溫金屬液的熱能作下分解 氣化產(chǎn)生的大量氣體 ;3) 澆注瞬間由直澆口帶入模型內(nèi)的氣體 , 以及由于砂箱頂部密封不嚴(yán) 進(jìn)入砂箱中的氣體 .澆注工藝流程 :1) 澆注速度 : 要求在整個(gè)澆注過(guò)程中應(yīng)始終保持澆注系統(tǒng)被金屬液充滿 , 澆注速度應(yīng)在 生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)不同工作環(huán)境自己摸索一套方法 ;2) 澆注溫度 : 比普通人工砂型鑄造金屬液溫度提高30-60oC.3) 澆注方法 : 在澆注初期要慢 , 中期要快 , 后期要穩(wěn) .4) 澆注過(guò)程不可