消失模鑄造

消失模鑄造(又稱實(shí)型鑄造)是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。

技術(shù)特征

由于無粘結(jié)劑的干砂在澆注過程中經(jīng)常發(fā)生坍塌的現(xiàn)象，所以1967年德國的A.Wittemoser采用了所謂"磁型鑄造"。1971年，日本的Nagano發(fā)明了V法(真空鑄造法)，受此啟發(fā)，今天的消失模鑄造在很多地方也采用抽真空的辦法來固定型砂。因此，近20年來消失模鑄造技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。

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(dá)Ra3.2至12.5μm;鑄件尺寸精度可達(dá)CT7至9;加工余量最多為1.5至2mm，可大大減少機(jī)械加工的費(fèi)用，和傳統(tǒng)砂型鑄造方法相比，可以減少40%至50%的機(jī)械加工時(shí)間。

設(shè)計(jì)靈活

為鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。

無傳統(tǒng)鑄造中的砂芯

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

清潔生產(chǎn)

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

降低投資和生產(chǎn)成本

減輕鑄件毛坯的重量,機(jī)械加工余量小。

主要應(yīng)用

消失模鑄造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的越來越明顯，許多中小企業(yè)相繼投產(chǎn)。特別是近幾年來消失模鑄造企業(yè)如雨后春筍，從消失模鑄造設(shè)備廠家的訂貨需求可以明顯體會(huì)到這一點(diǎn) 。

但是也有不少消失模鑄造企業(yè)投產(chǎn)后不久紛紛下馬。其中緣由在于許多企業(yè)對(duì)消失模鑄造工藝了解不深入，一開始看起來消失模鑄造工藝很簡(jiǎn)單，沒有充分估計(jì)到它的規(guī)律性和復(fù)雜性，倉促上馬，結(jié)果在實(shí)際生產(chǎn)中遇到意想不到的問題，又沒有心理準(zhǔn)備，對(duì)出現(xiàn)的問題束手無策，又匆匆下馬。結(jié)果既浪費(fèi)時(shí)間、資金和精力，又要丟掉市場(chǎng)，得不償失。實(shí)際上，消失模鑄造是一個(gè)系統(tǒng)工程，理論上可以用于生產(chǎn)各種鑄件，并且在實(shí)驗(yàn)室取得了廣泛的成功。但是，由于我國消失模鑄造模型材料普遍采用包裝用的泡沫聚苯乙烯(EPS)，并且專用涂料技術(shù)還沒有形成技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加之干砂振動(dòng)技術(shù)和消失模鑄造工藝也不成熟，從而導(dǎo)致許多初上企業(yè)，特別是中小企業(yè)對(duì)于這些認(rèn)識(shí)還不深入，所以才會(huì)出現(xiàn)一哄而上又一哄而下的被動(dòng)局面。專家表示，國內(nèi)鑄造產(chǎn)業(yè)還需不斷努力，以便未來更好的發(fā)展。

布局原則

消失模生產(chǎn)線一般分為二個(gè)區(qū)域:白區(qū)和黑區(qū)。白區(qū)工作環(huán)境相對(duì)較好，一般為單獨(dú)的車間。黑區(qū)也為獨(dú)立車間。消失模鑄造生產(chǎn)線布局的問題主要把握以下原則:設(shè)備布局盡量緊湊。充分利用空間位置。主要設(shè)備和各輔助設(shè)備盡量縮短連接距離。另可結(jié)合物流通道及安全問題考慮設(shè)備的布局 。

消失模鑄造生產(chǎn)工藝為多套設(shè)備形成的大流水生產(chǎn)線。合理的產(chǎn)線布局可以將設(shè)備和設(shè)備之間連接所產(chǎn)生的部分費(fèi)用免去，減少項(xiàng)目上不必要的浪費(fèi)，減少車間物流通道距離，提高生產(chǎn)工作效率，降低生產(chǎn)成本，有效利用資源，甚至極為合理的產(chǎn)線布局有利于生產(chǎn)工藝的充分發(fā)揮。(白區(qū)中涂料烘干以后進(jìn)入造型工部下模樣的距離、黑區(qū)中頻爐出鐵水后到澆注線上的距離等等)

設(shè)備用途

本套設(shè)備及工藝是集實(shí)型、真空鑄造的優(yōu)點(diǎn)為一體，適用于鋼、鐵、鋁、銅等各種牌號(hào)，各種材質(zhì)不同結(jié)構(gòu)的大、中、小各類鑄件，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件的效果更佳。

1、結(jié)構(gòu)形狀不受鑄造工藝限制，為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造提供了廣泛的自由度，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，不用混砂、下芯、起模、合箱、分型、易于一箱多鑄、群鑄，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計(jì)，避免了因下芯、起模、合箱等因素引起的鑄造缺陷和廢品

2、鑄造尺寸精度高，形狀尺寸準(zhǔn)確，內(nèi)外質(zhì)量好，具有精密鑄件的特點(diǎn)，可部分取代熔模精密鑄造，減少機(jī)械加工余量最高可達(dá)60%，工藝出品率可達(dá)95%。

3、投資少、上馬快、用人少、成本低、設(shè)備緊湊、占地面積小、工藝技術(shù)易于掌握，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)。

生產(chǎn)原理

該法按EPC工藝先制成泡塑模型，涂掛特制涂料，干燥后置于特制砂箱中，填入干砂，三維振動(dòng)緊實(shí)，抽真空狀態(tài)下澆鑄，模型氣化消失，金屬置換模型，復(fù)制出與泡塑模一樣的鑄件，冷凝后釋放真空，從松散的砂中取出鑄件，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

工藝流程

1、制作泡塑氣化模具(手工、機(jī)械);

2、泡塑氣化，模具組合后烘干;

3、泡塑氣化模具表面刷、噴耐火涂料后再次烘干(一定干透);

4、將特制砂箱置于三維振實(shí)臺(tái)上;

5、填入底砂(干砂)振實(shí)、刮平;

6、將烘干的泡塑氣化模具放于底砂上，按工藝要求分成填砂，自動(dòng)振實(shí)一定時(shí)間后刮平箱口;

7、用塑料薄膜覆蓋砂箱口，放上澆口杯，接負(fù)壓系統(tǒng)。緊實(shí)后進(jìn)行鋼液澆鑄，泡塑氣化模具消失，金屬液取代其位置;

8、鑄件冷凝后釋放真空并翻箱，取出鑄件，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

主要優(yōu)點(diǎn)

1.鑄件尺寸形狀精確，重復(fù)性好，具有精密鑄造的特點(diǎn);

2.鑄件的表面光潔度高;

3.取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品;

4.不合箱、不取模，大大簡(jiǎn)化了造型工藝，消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品;

5.采用無粘結(jié)劑、無水分、無任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘結(jié)劑引起的各種鑄造缺陷和廢品;

6.大大簡(jiǎn)化了砂處理系統(tǒng)，型砂可全部重復(fù)使用，取消了型砂制備工部和廢砂處理工部;

7.落砂極其容易，大大降低了落砂的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度;

8.鑄件無飛邊毛刺，使清理打磨工作量減少50%以上;

9.可在理想位置設(shè)置合理形狀的澆冒口，不受分型、取模等傳統(tǒng)因素的制約，減少了鑄件的內(nèi)部缺陷;

10.負(fù)壓澆注，更有利于液體金屬的充型和補(bǔ)縮，提高了鑄件的組織致密度;

11.組合澆注，一箱多件，大大提高了鑄件的工藝出品率和生產(chǎn)效率;

12.減少了加工裕量，降低了機(jī)加工成本;

13.易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化自動(dòng)流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)線彈性大，可在一條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)不同合金、不同形狀、不同大小鑄件的生產(chǎn);

14.可以取消拔模斜度;

15.使用的金屬模具壽命可達(dá)10萬次以上，降低了模具的維護(hù)費(fèi)用;

16.減少了粉塵、煙塵和噪音污染，大大改善了鑄造工人的勞動(dòng)環(huán)境，降低了勞

動(dòng)強(qiáng)度，以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè);

17.簡(jiǎn)化了工藝操作，對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求大大降低;

18.零件的形狀不受傳統(tǒng)的鑄造工藝的限制，解放了機(jī)械設(shè)計(jì)工作者，使其根據(jù)零件的使用性能，可以自由地設(shè)計(jì)最理想的鑄件形狀;

19.可減輕鑄件重量;

20.降低了生產(chǎn)成本;

21.簡(jiǎn)化了工廠設(shè)計(jì)，固定資產(chǎn)投資可減少30∽40%，占地面積和建筑面積可減少30∽50%，動(dòng)力消耗可減少10∽20%;

22.消失模鑄造工藝應(yīng)用廣泛，不僅適用于鑄鋼、鑄鐵，更適用于鑄銅、鑄鋁等;

23.消失模鑄造工藝不僅適用于幾何形狀簡(jiǎn)單的鑄件，更適合于普通鑄造難以下手的多開邊、多芯子、幾何形狀復(fù)雜的鑄件;

24.消失模鑄造工藝可以實(shí)現(xiàn)微震狀態(tài)下澆注，促進(jìn)特殊要求的金相組織的 形成，有利于提高鑄件的內(nèi)在質(zhì)量;

25.在干砂中組合澆注，脫砂容易，溫度同步，因此可以利用余熱進(jìn)行熱處理。特別是高錳鋼鑄件的水刃處理和耐熱鑄鋼件的固溶處理，效果非常理想，能夠節(jié)約大量能源，縮短了加工周期;

26.利用消失模鑄造工藝，可以根據(jù)熔化能力，完成任意大小的鑄件。

27. 消失模鑄造適合群鑄，干砂埋型脫砂容易，在某些材質(zhì)的鑄件還可以根據(jù)用途進(jìn)行余熱處理。

工藝控制

消失模鑄造工藝包括冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)、澆注溫度控制、澆注操作控制、負(fù)壓控制等。

澆注系統(tǒng)在消失模鑄造工藝中具有十分重要的地位，是鑄件生產(chǎn)成敗的一個(gè)關(guān)鍵。由于鑄件品種繁多、形狀各異，每個(gè)鑄件的具體生產(chǎn)工藝都有各自的特點(diǎn)，并且千差萬別。這些因素都是直接影響到澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)砂型鑄造有一定區(qū)別。在澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮到這種工藝的特殊性，澆注系統(tǒng)各部分截面尺寸與鑄件大小、模型簇組合方式以及每箱件數(shù)都有關(guān)系。

模型簇組合方式可基本反映鑄件的特點(diǎn)，以及鑄件的補(bǔ)縮形式。由于模型簇的存在，使得金屬液澆入后的行為與砂型鑄造有很大的不同。在澆注過程中模型氣化需要吸收熱量，所以消失模鑄造的澆注溫度應(yīng)略高于砂型鑄造。

設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)各部分截面尺寸時(shí)，應(yīng)考慮到消失模鑄造金屬液澆注時(shí)由于模型存在而產(chǎn)生的阻力，最小阻力流面積應(yīng)略大于砂型鑄造。

負(fù)壓是黑色合金消失模鑄造的必要措施。負(fù)壓的作于是增加型砂強(qiáng)度和剛度的重要保證措施，同時(shí)也是將模型氣化產(chǎn)物排除的主要措施。負(fù)壓的大小及保持時(shí)間與鑄件材質(zhì)和模型簇結(jié)構(gòu)以及涂料有關(guān)。

消失模鑄造澆注操作最忌諱的是斷續(xù)澆注，這樣容易造成鑄件產(chǎn)生冷隔缺陷，即先澆入的金屬液溫度降低，導(dǎo)致與后澆注的金屬液之間產(chǎn)生冷隔。另外，消失模鑄造澆注系統(tǒng)多采用封閉式澆注系統(tǒng)，以保持澆注的平穩(wěn)性。對(duì)此，澆口杯的形式與澆注操作是否平穩(wěn)關(guān)系密切。澆注時(shí)應(yīng)保持澆口杯內(nèi)液面保持穩(wěn)定，時(shí)澆注動(dòng)壓平穩(wěn)。

注意事項(xiàng)

進(jìn)行消失模鑄造有一定的規(guī)范和要求，造型工藝中要注意以下方面:消失模鑄造使用的一般是硅砂，要求其二氧化硅量在85%~90%以上。從透氣性和耐火度方面考慮，鑄鋼、鑄鐵件一般選用粒徑0.850~0.300mm的硅砂。先在砂箱底布上一層厚度約100mm的干砂，然后將刷有涂料的EPS模及澆冒口放置在砂箱中央，邊填砂邊震實(shí)，直到干砂離砂箱頂面50mm左右時(shí)停止加砂，在干砂上面覆蓋塑料薄膜，然后將澆口杯置于直澆口頂端，并在薄膜上撤上一層散砂，以防止?jié)沧r(shí)鐵水濺落，燒穿薄膜導(dǎo)致漏氣塌箱。

澆注

在消失模鑄造工藝中，整個(gè)工藝流程包括七個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)于消失模鑄件質(zhì)量都具有很大的影響作用，當(dāng)然澆注過程也是整個(gè)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(xiàng)，嚴(yán)格把控澆注工藝中的每個(gè)細(xì)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(shí)泡塑模具汽化消失的過程。整個(gè)過程中需要注意的是:(1)澆道自始至終要充滿鋼液，如若不滿，由于涂料層強(qiáng)度有限，很容易發(fā)生型砂塌陷以及進(jìn)氣現(xiàn)象，造成鑄件缺陷。(2)澆注鋼液時(shí)一定要把握住，保證做到穩(wěn)、準(zhǔn)、快。瞬時(shí)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(huì)吸進(jìn)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(bào)廢。(3)消失模鑄造采用負(fù)壓封閉式，而且必須是在澆口杯以下封閉。鋼液進(jìn)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(shí)的空腔，所以設(shè)計(jì)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(dāng)離鑄件模型遠(yuǎn)一點(diǎn)。立澆道的位置選擇整箱鑄件最低位置。 澆注時(shí)注意調(diào)節(jié)和控制負(fù)壓真空度在一定范圍內(nèi)，澆注完畢后保持在一定負(fù)壓狀態(tài)下一段時(shí)間，負(fù)壓停止、鋼液冷凝后出箱。

防止返噴

消失模鑄造中防止返噴的方法

消失模鑄造是鑄造工藝中的一種，在鑄造工藝中會(huì)存在種種鑄造缺陷，從而導(dǎo)致鑄造件的缺陷，消失模鑄造也不例外。返噴是消失模鑄造中常發(fā)生的現(xiàn)象，返噴嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)危及澆注工的人身安全，必須予以重視，為減輕噴現(xiàn)象，可采取如下措施:

第一，泡沫模型密度要小，在保證泡沫表面質(zhì)量，保證模型強(qiáng)度的前提下，泡沫應(yīng)做得越輕越好，以減少澆注時(shí)的發(fā)氣量。其二，泡沫模型上涂料前一定要烘干，每批泡沫模型應(yīng)抽檢其烘干過程的重量變化，做出烘烤重量變化曲線圖，只有在重量不再發(fā)生變化情況下方可上涂料。第三，澆注系統(tǒng)，特別是直澆道和橫澆道不應(yīng)上涂料，這樣可以使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生的氣體能快速充分地抽走，而且不上涂料，節(jié)省了涂料的消耗。最后，在澆口杯處上面蓋一個(gè)檔板，可把返噴上來的鋼水擋住，使其不能飛濺出來，危及現(xiàn)場(chǎng)操作工人。

使用以上的方法可以有效的防止消失模鑄造過程中返噴現(xiàn)象，較好的防止鑄件的缺陷，提高鑄造件的質(zhì)量，此外它還能提高生產(chǎn)的安全度。

影響精度因素

在消失模鑄造中，一般情況下，影響鑄件尺寸精度的因素是多方面的，比如消失模鑄件本身的結(jié)構(gòu)、形狀、大小，泡沫塑料質(zhì)量的影響，涂料涂層的影響，鑄造過程中造型、澆注環(huán)節(jié)的影響等。

在整個(gè)消失模鑄造流程中，澆注工藝是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一，澆注系統(tǒng)、澆注速度、澆注溫度、澆注工序四個(gè)因素是提高鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵工序，只有不斷改善、不斷完善，才能鑄造出精度高質(zhì)量好的鑄件。

涂料涂層對(duì)于消失模鑄件精度也有很大的影響，涂料性能、涂層厚度可影響模樣尺寸，從而影響到鑄件尺寸精度，因此消失模鑄造中，涂料應(yīng)該具有良好的性能，足夠的強(qiáng)度，同時(shí)涂料涂掛操作過程應(yīng)做到合理。