消失模鑄造工藝

1.設(shè)計靈活

為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了充分的自由度?？梢酝ㄟ^泡沫塑料模片組合鑄造出高度復(fù)雜的鑄件。

2.降低投資和生產(chǎn)成本

減輕鑄件毛坯的重量,機械加工余量小。（1）鑄件的批量（2）鑄件材質(zhì)（3）鑄件大小（4）鑄件結(jié)構(gòu)

3.無傳統(tǒng)鑄造中的砂芯

因此不會出現(xiàn)傳統(tǒng)砂型鑄造中因砂芯尺寸不準或下芯位置不準確造成鑄件壁厚不均。

4.鑄件精度高

消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的新工藝,該工藝無需取模、無分型面、無砂芯,因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度,并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達Ra3.2至12.5μm；鑄件尺寸精度可達CT7至9；加工余量最多為1.5至2mm，可大大減少機械加工的費用，和傳統(tǒng)砂型鑄造方法相比，可以減少40%至50%的機械加工時間。

5.清潔生產(chǎn)

型砂中無化學(xué)粘結(jié)劑,低溫下泡沫塑料對環(huán)境無害,舊砂回收率95%以上。

消失模鑄造設(shè)備工藝與其他鑄造工藝一樣，有它的缺點和局限性，并非所有的鑄件都適合采用消失模工藝來生產(chǎn)，要進行具體分析。

主要根據(jù)以下一些因素來考慮是否采用這種工藝。

1.鑄件材質(zhì)其適用性好與差的順序大致是:灰鑄鐵--非鐵合金--普通碳素鋼--球墨鑄鐵--低碳鋼和合金鋼;通過必要的準備以不致使工藝實驗、調(diào)試周期過長。

2.鑄件的批量批量越大,經(jīng)濟效益越可觀。

3.鑄件結(jié)構(gòu)鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜就越能體現(xiàn)消失模鑄造工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟效益,對于結(jié)構(gòu)上有狹窄的內(nèi)腔通道和夾層的情況,采用消失模工藝前需要預(yù)先進行實驗,才能投入生產(chǎn)。

4.鑄件大小主要考慮相應(yīng)設(shè)備的使用范圍（如振實臺，砂箱）。

消失模鑄造（又稱實型鑄造）是用泡沫塑料（EPS 、STMMA或EPMMA）高分子材料制作成為與要生產(chǎn)鑄造的零件結(jié)構(gòu)、尺寸完全一樣的實型模具，經(jīng)過浸涂耐火涂料（起強化、光潔、透氣作用）并烘干后，埋在干石英砂中經(jīng)三維振動造型，澆鑄造型砂箱在負壓狀態(tài)下澆入熔化的金屬液，使高分子材料模型受熱氣化抽出，進而被液體金屬取代冷卻凝固后形成的一次性成型鑄造新工藝生產(chǎn)鑄件的新型鑄造方法。

對于消失模鑄造有多種不同的叫法，國內(nèi)主要的叫法還有“干砂實型鑄造”“負壓實型鑄造”， 簡稱EPS 鑄造。國外的叫法主要有：lost foam process ( USA ) 、policast process ( Italy ) 等。

與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有無與倫比的優(yōu)勢，被國內(nèi)外鑄造界稱為“21世紀的鑄造技術(shù)”和“鑄造工業(yè)的綠色革命”。

消失模鑄造有下列特點：1、鑄件質(zhì)量好，成本低；2、材質(zhì)不限，大小皆宜；3、精度高、表面光潔、減少清理、節(jié)省機加；4、內(nèi)部缺陷大大減少，鑄件組織致密； 5、可實現(xiàn)大規(guī)模、大批量生產(chǎn)；6、適用于相同鑄件的大批量生產(chǎn)鑄造；7、適用于人工操作與自動化流水線生產(chǎn)運行控制；8、生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)符合環(huán)保技術(shù)參數(shù)指標要求；9、可以大大改善鑄造生產(chǎn)線的工作環(huán)境與生產(chǎn)條件、降低勞動強度、減少能源消耗。

消失模鑄造工藝流程：

消失模鑄造工藝簡介：

1，泡塑珠粒的選用：

消失模鑄造專用的泡沫珠粒有三種。

①可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒（簡稱EPS）；

②可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒（簡稱STMMA）； ③可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒 （簡稱EPMMA）。

常用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒（EPS），用于鑄造有色金屬、灰鐵及一般鋼鑄。

珠粒特點：半透明珠粒，預(yù)發(fā)泡倍數(shù)40~60，粒徑為0.18~0.80亳米（6種尺寸），

一般選用的原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10。

2，模型制作：

有兩種情況：

◎由泡塑珠粒制作：預(yù)發(fā)泡——熟化——發(fā)泡成型——冷卻出模

①預(yù)發(fā)泡

EPS珠粒在加入模具前，要先進行預(yù)發(fā)泡，以使珠粒膨脹到一定尺寸。

預(yù)發(fā)泡過程決定了模型的密度、尺寸穩(wěn)定性及精度，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。適用于EPS珠粒予發(fā)泡的方法有三種：熱水預(yù)發(fā)泡、蒸汽預(yù)發(fā)泡和真空預(yù)發(fā)泡。真空預(yù)發(fā)泡的珠粒發(fā)泡率高，珠粒干燥，應(yīng)用較多。

②熟化

經(jīng)預(yù)發(fā)泡的EPS珠粒放置在干燥、通風(fēng)的料倉中一定時間。以便使珠粒泡孔內(nèi)外界壓力平衡，使珠粒具有彈性和再膨脹能力，除去珠粒表面的水分。熟化時間在8~48小時。

③發(fā)泡成型

將預(yù)發(fā)泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內(nèi)，加熱，使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必須進行冷卻，使模型降溫至軟化溫度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后還應(yīng)有模型干燥及尺寸穩(wěn)定的時間。設(shè)備有蒸缸及自動成形的成型機兩種。

◎由泡塑板材制作：泡塑板材——電阻絲切割——粘結(jié)——模型

對簡單模型，可利用電阻絲切割裝置，將泡塑板材切割成所需的模型。

對復(fù)雜模型，首先用電阻絲切割裝置，將模型分割成幾個部分，然后進行粘，使之成為整體模型。

3，模型組合成簇：

是將自行加工好（或外購）的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇，這種組合有時在涂料前進行，有時在涂層制備后埋箱造型時進行。是消失模（實型）鑄造不可缺少的一道工序。

目前使用的粘結(jié)材料：橡膠乳液、樹脂溶劑和熱熔膠及膠帶紙。

4，模型涂層：

實型鑄造泡塑模型表面必需涂一層一定厚度的涂料，形成鑄型內(nèi)殼。其涂層的作用是為了提高EPS模型的強度和剛度，提高模型表面抗型砂沖刷能力，防止加砂過程中模型表面破損及振動造型及負壓定型時模型的變形，確保鑄件的尺寸精度。

外購的消失模鑄造專用涂料,在涂料攪拌機內(nèi)加水攪拌,使其得到合適的粘度。攪拌后的涂料放入容器內(nèi),用浸、刷、淋和噴的方法將模型組涂覆。一般涂兩遍，使涂層厚度為0.5 ~ 2mm。據(jù)鑄件合金種類、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小不同選定。涂層在40~50℃下烘干。

5，振動造型：

我們介紹常用的一種造型方法（兩種方法之一）。

其工序包括如下工序：砂床制備——放置EPS模型——填砂——密封定型

①砂床制備

將帶有抽氣室的砂箱放在振動臺上，并卡緊。底部放入一定厚度的底砂（一般砂床厚度在50~100mm以上），振動緊實。

型砂為無粘結(jié)劑、無填加物、不含水的干石英砂。黑色金屬溫度高，可選用較粗的砂，鋁合金采用較細砂子。型砂經(jīng)處理后要反復(fù)使用。

砂箱為單面開口、設(shè)有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機構(gòu)的砂箱。

②放置EPS模型

振實后，其上據(jù)工藝要求放置EPS模型組，并培砂固定。

③填砂

加入干砂（幾種加砂方法），同時施以振動（X、Y、Z三個方向），時間一般為30~60秒，使型砂充滿模型的各個部位，且使型砂的堆積密度增加。

④密封定型

砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內(nèi)抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內(nèi)壓力之差將砂粒“粘結(jié)”在一起，維持鑄型澆注過程不崩散，稱之為“負壓定型。較為常用。

6，澆注置換

EPS模型一般80℃左右軟化，420~480℃時分解。分解產(chǎn)物有氣體、液體及固體三部分。熱分解溫度不同，三者含量不同。

實型鑄造澆注時，在液體金屬的熱作用下，EPS模型發(fā)生熱解氣化， 產(chǎn)生大量氣體，不斷通過涂層型砂，向外排放，在鑄型、模型及金屬間隙內(nèi)形成一定氣壓，液體金屬不斷地占據(jù)EPS模型位置，向前推進，發(fā)生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結(jié)果是形成鑄件。

澆注操作過程采用慢——快——慢。并保持連續(xù)澆注，防止?jié)沧⑦^程斷流。澆后鑄型真空維持3~5分鐘后停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高30~50℃。

7，冷卻清理

冷卻后，實型鑄造落砂最為簡單，將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可，鑄件與干砂自然分離。分離出的干砂處理后重復(fù)使用。

在消失模鑄造工藝中，整個工藝流程包括七個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)對于消失模鑄件質(zhì)量都具有很大的影響作用，當然澆注過程也是整個消失模鑄造工藝流程中至關(guān)重要的一環(huán)，掌握澆注工藝注意事項，嚴格把控澆注工藝中的每個細節(jié)是生產(chǎn)高質(zhì)量消失模鑄件的關(guān)鍵。

消失模鑄造的澆注過程是鋼液充型，同時泡塑模具汽化消失的過程。整個過程中需要注意的是：（1）澆道自始至終要沖滿鋼液，如若不滿，由于涂料層強度有限，很容易發(fā)生型砂塌陷以及進氣現(xiàn)象，造成鑄件缺陷。（2）澆鑄鋼液時一定要把握住，保證做到穩(wěn)、準、快。瞬時充滿澆口杯，并做到快速不斷流，噸鋼液在大約一分鐘左右。如果同箱鑄件的鋼液斷流會吸進空氣，有可能引起塌砂現(xiàn)象或者鑄件增多氣孔的問題，導(dǎo)致鑄件報廢。（3）消失模鑄造采用負壓封閉式，而且必須是在澆口杯以下封閉。鋼液進入模塑模具，其開始液化燃燒，并氣化消失，鋼液前端短距離形成暫時的空腔，所以設(shè)計鋼液充型的速度和泡塑模型消失的速度大致相同。為防止鋼液高溫輻射熔化同箱其它模型，澆道適當離鑄件模型遠一點。立澆道的位置選擇整箱鑄件最低位置。 澆注時注意調(diào)節(jié)和控制負壓真空度在一定范圍內(nèi)，澆注完畢后保持在一定負壓狀態(tài)下一段時間，負壓停止、鋼液冷凝后出箱。2100433B

1、泡塑珠粒的選用：

消失模鑄造專用的泡沫珠粒有三種。

①可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒（簡稱EPS）；

②可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒（簡稱STMMA）； ③可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒 （簡稱EPMMA）。

常用可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒（EPS），用于鑄造有色金屬、灰鐵及一般鋼鑄。

珠粒特點：半透明珠粒，預(yù)發(fā)泡倍數(shù)40~60，粒徑為0.18~0.80亳米（6種尺寸），

一般選用的原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10。

2、模型制作： 有兩種情況：

◎由泡塑珠粒制作：予發(fā)泡——熟化——發(fā)泡成型——冷卻出模

①予發(fā)泡

EPS珠粒在加入模具前，要先進行予發(fā)泡，以使珠粒膨脹到一定尺寸。 予發(fā)泡過程決定了模型的密度、尺寸穩(wěn)定性及精度，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。適用于EPS珠粒予發(fā)泡的方法有三種：熱水予發(fā)泡、蒸汽予發(fā)泡和真空予發(fā)泡。真空予發(fā)泡的珠粒發(fā)泡率高，珠粒干燥，應(yīng)用較多。

②熟化

經(jīng)予發(fā)泡的EPS珠粒放置在干燥、通風(fēng)的料倉中一定時間。以便使珠粒泡孔內(nèi)外界壓力平衡，使珠粒具有彈性和再膨脹能力，除去珠粒表面的水分。熟化時間在8~48小時。

③發(fā)泡成型

將予發(fā)泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內(nèi)，加熱，使珠粒再次膨脹，填滿珠粒間的空隙，并使珠粒間相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必須進行冷卻，使模型降溫至軟化溫度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后還應(yīng)有模型干燥及尺寸穩(wěn)定的時間。設(shè)備有蒸缸及自動成形的成型機兩種。

◎由泡塑板材制作：泡塑板材——電阻絲切割——粘結(jié)——模型

對簡單模型，可利用電阻絲切割裝置，將泡塑板材切割成所需的模型。

對復(fù)雜模型，首先用電阻絲切割裝置，將模型分割成幾個部分，然后進行粘，使之成為整體模型。

3、模型組合成簇：

是將自行加工好（或外購）的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結(jié)在一起，形成模型簇，這種組合有時在涂料前進行，有時在涂層制備后埋箱造型時進行。是消失模（實型）鑄造不可缺少的一道工序。

目前使用的粘結(jié)材料：橡膠乳液、樹脂溶劑和熱熔膠及膠帶紙。

4、模型涂層：

實型鑄造泡塑模型表面必需涂一層一定厚度的涂料，形成鑄型內(nèi)殼。其涂層的作用是為了提高EPS模型的強度和剛度，提高模型表面抗型砂沖刷能力，防止加砂過程中模型表面破損及振動造型及負壓定型時模型的變形，確保鑄件的尺寸精度。

外購的消失模鑄造專用涂料,在涂料攪拌機內(nèi)加水攪拌,使其得到合適的粘度。攪拌后的涂料放入容器內(nèi),用浸、刷、淋和噴的方法將模型組涂覆。一般涂兩遍，使涂層厚度為0.5 ~ 2mm。據(jù)鑄件合金種類、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸大小不同選定。涂層在40~50℃下烘干。

5、振動造型：

我們介紹常用的一種造型方法（兩種方法之一）。

其工序包括如下工序：砂床制備——放置EPS模型——填砂——密封定型

①砂床制備

將帶有抽氣室的砂箱放在振動臺上，并卡緊。底部放入一定厚度的底砂（一般砂床厚度在50~100mm以上），振動緊實。

型砂為無粘結(jié)劑、無填加物、不含水的干石英砂。黑色金屬溫度高，可選用較粗的砂，鋁合金采用較細砂子。型砂經(jīng)處理后要反復(fù)使用。

砂箱為單面開口、設(shè)有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機構(gòu)的砂箱。

②放置EPS模型

振實后，其上據(jù)工藝要求放置EPS模型組，并培砂固定。

③填砂

加入干砂（幾種加砂方法），同時施以振動（X、Y、Z三個方向），時間一般為30~60秒，使型砂充滿模型的各個部位，且使型砂的堆積密度增加。

④密封定型

砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱內(nèi)抽成一定真空，靠大氣壓力與鑄型內(nèi)壓力之差將砂?！罢辰Y(jié)”在一起，維持鑄型澆注過程不崩散，稱之為“負壓定型。較為常用。

6、澆注置換

EPS模型一般80℃左右軟化，420~480℃時分解。分解產(chǎn)物有氣體、液體及固體三部分。熱分解溫度不同，三者含量不同。

實型鑄造澆注時，在液體金屬的熱作用下，EPS模型發(fā)生熱解氣化， 產(chǎn)生大量氣體，不斷通過涂層型砂，向外排放，在鑄型、模型及金屬間隙內(nèi)形成一定氣壓，液體金屬不斷地占據(jù)EPS模型位置，向前推進，發(fā)生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結(jié)果是形成鑄件。

澆注操作過程采用慢——快——慢。并保持連續(xù)澆注，防止?jié)沧⑦^程斷流。澆后鑄型真空維持3~5分鐘后停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高30~50℃。

7、冷卻清理

冷卻后，實型鑄造落砂最為簡單，將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可，鑄件與干砂自然分離。分離出的干砂處理后重復(fù)使用。