消失模铸造简介详解

《消失模铸造简介详解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《消失模铸造简介详解（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 消 失 模 铸 造 技 术 消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺 寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模 型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英 砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化 ，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成 铸件的新型铸造方法。 第一部分 消失模铸造技术特征、工艺 特征及行业发展趋势 n1.技术特征 n2.发展历史 n3.主要应用 n4.生产线 n5.类型 n6.布局原则 n1.消失模铸造简介 n2.国外消失模铸造现状及发展趋势 n3.国内消失模铸造现状和发展趋势 n4.我国消失模铸造水平与国外的比较 1、消失模铸造工艺发展趋势 2、消失模涂料对铸件缺陷影响的研究和应用

2、1消失模铸造简介 消失模工艺流程： 泡沫塑料珠粒 预发泡模样成形发泡 模样组合（粘接）涂刷涂料 造型（填砂）浇注落砂 图1 消失模铸造 工艺过程图 早在1958年，美国人H.F.Shroyer就 发明了实型铸造（即FM法），并随后将其应 用在工业生产当中，为消失模铸造的产生奠 定了基础。 1971年日本秋田株式会社和长野县工 业试验所发明的真空密封造型法（即V法） ，更是推动了消失模铸造技术的产生。 80年代初英国铸钢研究与商业协会（ SCRAA）将这两种方法结合起来，研究成功 了消失模铸造法(EPC) ，并将其命名为 Replicast法，也称作气化模铸造法。 n作为“二十一世纪的铸造技术”

3、，消失模铸造 与普通砂型铸造法比较，有如下优点： 1.简化了模型，无需起模。 2.铸件尺寸精度和表面光洁度显著提高。 3.简化了工艺，填砂的过程就是造型的过程，使劳动强 度和劳动条件大幅度的改善，相同产量的情况下，对工人 的技术熟练程度要求降低。 4.带有孔或者内腔的铸件不需要下芯。 5.采用无任何粘结剂的干砂造型，消除了水、粘结剂和 附加物带来的铸造缺陷。 6.易于实现机械化、自动化生产，由于工序的减少和必 需设备的简化，使投资减少。 7.节材、节能，旧砂回用率可达95%以上，不需要像粘 土砂生产线那样的砂处理成套设备。 8.铸件成本可降低10%40%（铸钢件成本可降低40%左 右，铸铁件可

4、降低1020%左右）。 n 80年代初这种方法开始应用于工业生产。 1982年福特汽车公司在Essex工厂建成了一套年产 2.5万只铝合金进气歧管的EPC中间试验装置获得成 功，紧接着于1984年耗资1100万美元建立了占地10 万m2、生产能力180型/h、年产100 万只铝合金进气 歧管的高度自动化生产线。 n 1990年通用汽车公司在Saturn建成年产铸件 5.5万吨(24万辆轿车)10万m2的新铸造厂。 n 1991年，意大利菲亚特公司在都灵建成当时 欧洲规模最大的EPC车间4400m2，年产铸铁件5000 15000吨，60120型/h，自动化程度非常高，全车 间仅22人。 n 在

5、世界潮流的影响下，90年代初,我国的EPC技术也有 了较快的发展，一大批工厂利用国产设备和技术建成了年产几 百吨至几千吨铸件的简易型生产线.也有少数工厂投入较大资 金引进国外先进设备和技术。 n 我省最早的消失模铸件生产厂是临沂铁合金厂，主要 生产磨球，年产量约10000吨，规模最大的是山东工程机械厂 ，年产量约16000吨，其次是荣成漄西铸造厂，主要生产拖拉 机铸铁油泵体，年产量也在万吨左右；日照五莲开元铸造有限 公司，年产量约10000吨，主要生产箱体类铸件。近几年来， 我省又有若干中小厂相继建立了一批小批量生产的消失模生产 车间，年产量在10005000吨不等。据不完全统计，我省大大 小

6、小的消失模铸造生产企业已有80多家，生产各种材质的铸件 。 2. 国外消失模铸造现状及发展趋势 n 进入21世纪后,北美和欧洲的消失 模铸造技术发展和工业应用情况如何? 北 美和欧洲的学者还在做消失模铸造的基础 研究吗?下面介绍一下目前北美和欧洲在 消失模铸造研究上的三大热点，以及北美 和欧洲消失模铸造企业的基本情况。 2.1 北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点 2.1.1 热点之一:减轻或消除消失模铝合金铸造缺陷 n近年来，国外许多专家一直致力于研究关于如何消除消 失模铸造铝合金铸件最头疼的难题碳夹杂冷隔缺陷。许 多研究者从以下不同的角度来探讨如何消除碳夹杂冷隔缺陷 : n通过如何提高铝

7、合金流动性来减少碳夹杂冷隔缺陷; n通过提高涂层渗透能力,使涂层及时排出金属前沿分解 的泡沫塑料液态产物而获得合格铝铸件; n铸造企业采用了很多工艺方法将碳夹杂物移到非重要 部位,或通过改变浇注口位置、调整模样在砂箱中的位置、 或在金属浇注时抽真空来减轻碳夹杂物; n美国Mercury Marine公司则采取在砂箱内加压的新技 术,有效地解决了冷隔和缩松缺陷,提高了铸铝件气密性（图 1）。 图2 美国Mercury Marine公司消失模车间自动化生产线 2.1.2 热点之二: 发泡模具及白区制模技术 n 目前欧美国家消失模铸造企业的另一个 研究热点就是发泡模具及白区制模技术。其中 比较有价值

8、的研究内容有:普及发泡模具的 CAD/CAE/CAM技术,缸体和缸盖的分块技术,以 及多块模片的粘接工艺等。 图3 美国Mercury Marine公司消失模铸件产品及模样 2.1.3 热点之三:消失模铸造CAE和快速成型技 术n 将先进的CAE分析软件和快速制造技术用于消失模铸 造已成为趋势。欧美国家消失模铸造企业目前主要的研究 领域涉及以下几个方面: n对复杂铸件如缸盖的发泡模具,用计算机动态模拟泡沫 珠粒充填模腔的过程,用模拟结果指导射料枪的安放位置和 排气塞的布局; n对发泡模具温度场模拟,用以指导模具壁厚和进排气设 计； n模拟消失模铸造过程,即同时展现泡沫模消失过程和金 属液充填过

9、程, n用数控直接加工出泡沫原型的方法,再用消失模铸造工 艺快速提供铸件样件; n开发多种采用快速制模的方法,缩短发泡模具的开模周 期。 2.2 北美和欧洲消失模铸造企业的基本情况 n 美国、德国和意大利等发达国家是在几个汽车集 团的积极参与下,致力于消失模铸造研究,经历了较长的技 术积累,已进入大批量生产铝合金和黑色合金铸件的技术 成熟期。 n 下面列举出了北美和欧洲采用消失模铸造生产铝合 金铸件的前十大企业(见表1)和黑色合金铸件的前十大企 业(见表2)的主要产品和产量情况。从表1知,2001年美国6 家公司消失模铝合金铸件的总产量已超过8万吨 ,其中铝 合金铸件年产超过万吨的公司就有4家

10、。可以说在美国用 消失模铸造生产铝合金铸件的产量大有超过黑色合金铸件 产量的趋势。 表1 北美和欧洲铝合金消失模铸造十大企业 公司名称基本情况 美国GM2Saturn公司 jim.deppler 年产1.035万吨铝合金缸体、缸盖和球铁铸件 美国GM2Powertrain Saginaw厂年产1.775万吨铝合金(A356)缸体和缸盖铸件 美国GM2Powertrain Massena厂年产3.6万吨铝合金(319)铸件(汽车发动 机铸件 ) 德国BMW公司 www.BMW.com 生产轿车铝 合金铸件(6缸缸体缸盖) 美国Intermet Foundry公司 年产1万吨铝合金(319/354

11、/242)发动机铸件 意大利Teksid Aluminum公司 年产2万吨铝合金汽车铸件 意大利Alluminio Dongo公司 年产1.6万吨铝合金汽车铸件 美国Maco公司 年产0.63万吨铝合金泵体和传动箱体等 美国Mercury Marine公司 年产0.54万吨 铝合金(356) 轿车和船舶铸件 美国Willard Industries公司 年产0.16万吨铝合金铸件 图4 美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品 表5 北美和欧洲消失模铸造黑色合金铸造十大企业 公司名称基本情况 美国Robinson Foundry公司 年产1.2万吨灰铁和球铁铸件 (汽车配件) 美

12、国Citation Foam Cast公司 年产1.3万吨灰铁和球铁铸件 (轿车、卡车配件及电机壳体) 美国Advance Cast Products公司 年产1.2万吨灰铁和球铁铸件 (汽车配件) 美国Metfoam Casting 公司 年产1.8万吨灰铁和球铁铸件 (汽车和机车辆配件) 美国Waukesha Foundry 公司 生产铬基合金、铜合金以及碳钢铸件 荷兰Lovink 公司 www.lffoundry3.nl 年产1.2万吨灰铁和球铁铸件 德国Handtmann 公司 www.handtmann.de 生产灰铁、球铁以及铝合金铸件 墨西哥Arbomex公司 .mx 年产1.2

13、万吨灰铁和球铁铸件 (汽车配件) 英国Linamar公司 生产汽车和铁路配件 (灰铁和铝合金) 美国Mueller 公司 生产泵体和阀体配件 图5 欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件 3. 国内消失模研究及应用现状 3.1 国内消失模企业介绍 n 20世纪90年代初，继美国德国和日本等发达 国家之后，中国掀起研究和推广消失模铸造技术 的高潮，至今热度不减。国内主要生产企业按生 产条件可以分为三大类。 n3.1.1 采用国产闭环型消失模铸造生产线 n3.1.2 简易生产线或单机型消失模铸造 n3.1.3 采用国外引进型消失模铸造生产线 3.1.1 采用国产闭环型消失模铸造生产 线 n 这种采用

14、机械、液压和电气方式的闭环型生产线 砂箱数在24100箱不等，主要厂点有: 长春光机所工厂 (长春九龙铸造有限公司)、赤峰富龙集团铸业有限公司 、丹江口水利枢纽管理局机械厂、广西灵山县机械实业 总公司、福州柴油机总厂、通海玛钢厂、温州瓯海实型 铸造有限公司、山东兖州有色金属精铸厂和大连机车车 辆厂(磁型)等，这类生产线一般投资在201000万元不 等(其中包括白区部分的费用)。 n 另外值得一提的是，山东工程机械厂采用国产设 备，投资1000万（包括基建投资）建造了一条年产能力 16000吨的消失模生产线（图5），主要铸件材质为灰铸 铁、球墨铸铁和铸钢件，其中最大的灰铁铸件重达三吨 。 图6

15、山东工程机械厂消失模铸造车间 3.1.2 简易生产线或单机型消失模铸造 n 通常是在铸造工部仅设置一台(造型用)振动台,几个 专用砂箱,或设带辊道的砂箱简易输送线; 干砂一般为自然 冷却,或设置简易砂冷却装置;另加一套真空系统，这种生产 模式比较符合我国国情,花钱少、上马和见效快。生产厂家 可依据资金状况选择，少则约2030万,多则几百万到上千 万元。 n 这种生产形式在我国(与日本一样)发展很快;尤其为 近几年“异军突起”的私营或集体中小企业广泛采纳,这方 面的主要厂点有: 徐州电力铸钢厂、无锡永鑫实型铸造厂 、重庆江南机械厂、广东紫金县联发合金钢制品有限公司以 及山东五莲开元铸造有限公司、

16、山东章丘圣达阀门厂、烟台 宏源特种铸造有限公司等多家厂点。 3.1.3 采用国外引进型消失模铸造生产 线采用国外引进型消失模铸造生产线及有关设备的厂点有下面这几家： (1) 第一汽车厂轻型发动机厂于1993年从美国福康公司引进造型用震 动台、生产EPS模的预发泡机和成型机各1台及进气歧管发泡模具1套,共4 件约75万美元。 (2) 全椒柴油机总厂于1995年从美国福康公司引进消失模铸造生产线 一条,预发泡机、成型机、粘结机和涂料搅拌机各1台及缸盖发泡模具1套, 约300 万美元,其余国内配套,总投资人民币45005000万元。 (3) 长沙发动机总厂于1996年从意大利法塔铝公司引进自动化消失模 铸造生产线一条,生产EPS模发泡设备预发泡机、成型机、模型胶合机各1 台和进气管发泡模具1套合计约300万美元;另加国内配套总投资约4000多 万