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1、消失模铸造技术简介消失模铸造我国称真空实型铸造，美国人称消失模或气化模铸造，国际上称EPC工艺。 什么是消失模铸造?消失模铸造是用泡沫模型代替金属或木模，造型后模样不取出，呈实体型腔，即一个与铸件形状完全相似的泡沫模型保留在铸型内，形成“实型”铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型，在浇金属液时，泡沫模型在高温金属液体作用下不断分解气化，产生金属模型的置换过程，而不象传统“空型”铸造是一个金属液体的充填过程；最终模样气化得到铸件。与传统的砂型铸造技术相比，消失模铸造技术具有较强的工艺优势，因此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“绿色的铸造工程”。我国曾在“七五”、“八五”、“九五”三个五
2、年计划中把此项技术列入机械行业推广项目。我国有铸造厂(车间)二万余个，绝大部分采用传统的砂型铸造，劳动强度大，工人易得矽肺病(环境污染严重)，废晶率高；其产品完全靠生产面积扩展：产品质量好坏很大程度依赖操作工人的技术水平，培养一批三级以上造型工队伍至少5-10年。过去消失模铸造在我国一直发展缓慢，其主要原因是许多外部客观条件不成熟，比如“一汽”早年引入一条生产线，生产10万件年铝合金轿车进气管，从胶粘剂到制泡沫模EPS(铸造用聚苯乙烯粒珠)原材料和生产线设备均要靠进口供应，成本较高，再加上消失模铸造对于大多数企业来讲属于新事物。目前，由于国家重视以及国内化工业科技发展，发展消失模铸造技术所需的
3、各种设备、原材料全部国产化，基本能够满足消失模铸造要求，因此，近几年消失模铸造技术在国内铸造业发展很快。消失模铸造(EPC)工艺特点1、形状尺寸与铸件完全相似的泡沫塑料模样保留在铸型内铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型。2、使用无粘结剂的干砂，振动造型。3、浇注时，泡沫塑料模型在高温液体金属作用下不断气化分解，产生金属模样的置换过程，而不象传统“空腔”铸造是一个液体金属的充填过程制作一个铸件，就要“消失”掉一个泡沫塑料模型。4、泡沫塑料模样可以分片成形，也可人工制模，再进行粘结组合。模样形状(即铸件形状)与结构基本不受工艺限制。5、铸件落砂情理时，只需翻箱或倒出铸件，铸件就与砂自动分离，铸件无
4、 飞边毛刺，基本不需打磨，只雷对浇冒口和铸件其它部位作简单清理。三、消失模铸造(EPC)工艺优点 消失模铸造(又称实型铸造)是将与铸件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成模型簇，刷滁耐火涂层井烘干后，埋在干石英砂中经过振实，在负压作用下浇注成形的新型铸造工艺。l、铸件精度高 铸件尺寸形状精确，重复性好，表面光洁度高，具有精密铸造的特点。2、产品质量高 消失在模铸造工艺属精密铸造技术，铸造尺寸精度和表面光洁度远高于砂型铸造，模型不需分型开边，铸件无飞边毛刺；由于负压作用补缩能力强，铸件内部组织致密，浇冒系统处理好可使铸件无缩孔、缩松。3、工艺过程简化，容易操作 无论多么复杂铸件，均不必制芯、下芯可铸
5、出35mm小孔；培养一个高等级造型工至少5-10年，而培训一个EPC工艺成熟的操作人员只需三天；也即技术越发达，操作越简化。4、工艺稳定，产品废品率低 砂型铸造从配砂到造型、下芯、合箱等工序，人为因素造成的质量问题较多。EPC工艺不配砂、混砂、造型、修型，减少了许多人为因素，主要生产过程是按固定程序执行。因此，废品率低。加之负压状态下浇注有较强的补缩作用。消失模铸造工艺可以使模型（EPC聚苯乙烯泡沫塑料模型）群体埋箱浇注，生产效率比砂型铸造高4-5倍；落砂、清理工作量大大减少；不要配砂、混砂，不仅减少丁生产占地面积(面积可减少30%-50)，而且还大大减轻了工人体力劳动，劳动用工比砂型铸造减少
6、50，制造成本比传统精密铸造降低40-60，同传统砂型铸造相当；采用消失模铸造工艺，小至几两天大到几十吨铸件，从有色金属铸件到铸钢锌铁件均可生产。四，消失模铸造技术也不是万能的，它有一定适用范圃，对于每个企业自己的产品，是否适当采用EPC工艺，应认真考察。消 失 模 工 艺 样 解一、原料准备EPS模样的光洁平整直接影响铸件的精度,为了得到光洁平整的发泡模样,EPS珠粒粒度小一些为好,尤其对于壁厚3-4mm的薄壁模样,为使模样断面上有三颗以上的预发珠粒,必须采用0.3-0.4mm的小珠粒.下表是国内EPS珠粒规格:型号 s 目数粒径性能301A13-141.25-1.60密度1.03g/cm2
7、 假密度0.6g/cm2发泡剂6%-8%残留单体小于0.1%含水量(体积分数)小于0.5%最大发泡倍率40%-60%30115-160.90-1.43302A17-180.8-1.030219-200.71-0.8840121-220.3-0.840223-240.25-0.650125-260.2-0.4二、EPS原料预发泡消失模铸造模样所需珠粒量远比泡沫板材少,通常都采用间歇式蒸汽预发机,蒸汽预发设备的关键是:1)蒸汽进入不宜过于集中,压力和流量不能过大,以免造成结块,发泡不均匀甚至部分珠粒过度预发破裂;2)因为珠粒直接与水蒸汽接触,预发珠粒水分含量的质量分数高达10%左右,因此卸料后必须
8、经过干燥处理.三、预发珠粒的熟化处理经过预发泡的珠粒,由于骤冷造成泡孔中发泡剂和渗入蒸汽的冷凝,使泡孔内形成真空,如果立即送去发炮成型,珠粒压扁以后就不会再复原,模样质量很差,必须储存一个时期,让空气渗入泡孔中,使残余的发泡剂重新扩散,均匀分布,保持泡内外压力平衡,使珠粒富有弹性增加模样成型时的膨胀能力和模样成型后抵抗外力变形、收缩的能力,这个必不可少的过程叫熟化处理.熟化处理合格的珠粒是干燥而有弹性,同时内含残存发泡剂符合要求.最适合的熟化温度是20-25oC.温度过高,发泡剂的损失增大;温度过低,减慢了空气渗入和发泡剂扩散的速度.预发泡的珠粒熟化仓最好采用金属框架并接地,以减少EPS珠粒在
9、运输过程中产生的静电,静电是成型过程中充填模具的一大难题.下面是预发泡的珠粒熟化时间参考直表:堆积密度/(kg/m3)1520253040最佳熟化时间/h48-7224-4810-305-253-20最小熟化时间/h10520.50.4四、发泡成型发泡成型的目的在于将一次预发的松散珠粒填入一定形状和尺寸的模具中,再次加热进行二次发泡,形成与模具形状和尺寸一致的整体模样.目前大片量生产均采用立式成型机其特点为:1)模具拆卸和安装方便;2)模具内便于安放活块;3)易于手工取模;4)占地面积小受到普遍运用.发泡模具是决定模样质量最主要、最直接的要素.对模具的基本要求:1)模具的尺寸精度必须使制出的铸
10、件在图样要求的精度范围内,型腔内表面的粗糙度在Ra6.3m以下;2)为使模样加热均匀、快速,模具导热性应好,模具型腔一般都做成薄壳随形结构.3)射料嘴设置应保证进料通畅,使预发珠粒能顺利充满模样的所有部位.4)正确设置排气阀位置和确定排气面积的大小,使模样紧实、加热和冷却均匀;5)模具与成型机的联结可靠,安装定位准确;6)模具应有足够强度和刚度,对水、蒸汽等介质有良好的耐蚀性;7)模具制造和操作使用方便.五、模样的熟化处理模样从模具中取出时含质量分数的6%-8%水分,由于前期的水分和发泡剂的蒸发,从模样中逸出和后期的应力松弛,引起模样出型后尺寸随时间而变化,模样收缩量因预发珠粒的密度和存放期不
11、同、制模时的蒸汽压力、冷却时是否采用真空、模样的结构特点、填充射料是否均匀、成型发泡蒸汽分布是否均匀而受影响.实际生产中,为了缩短模样熟化处理时间,常将模样置入50-70oC的烘干室中强制干燥5-6h,可以达到在室温下自然熟化2天的效果.六、模样的分片及组镞较复杂的泡沫模样若不能在一副模具内成型,需要先将其进行分片处理,各片单独用模具成型;然后用粘接方法,将分片泡沫模样组合成整体泡沫模样.这样可使复杂铸件模样生产变得简单.对于小批量生产,可采用手工粘接方式生产,大批量生产则可采用自动粘合机来保证生产效率.七、涂料的配置消失模涂料的作用是:1)提高泡沫模样的强度和刚度,防止模样在运输填砂振动时破
12、坏或变形;2)浇注时,涂料层是液态金属与干砂之间重要的隔离介质;3)涂料层能让泡沫塑料的分解产物顺利的排出.消失模材料的组成主要有:1)耐火材料,耐火材料是涂料中的骨干材料,它决定了涂料的耐火度化学稳定性和绝热性能.2)粘结剂,有机和无机粘结剂决定了涂料的强度和透气性3)载体,消失模涂料主要有水基和醇基之分;4)悬浮剂,防止涂料中的固体耐火物质沉淀5)添加剂,添加剂是为了改善涂料的某些性能而添加的少量附加物.八、涂料的刷挂消失模涂料按一定比例配置完成后放在涂料搅拌机中搅拌均匀即可刷挂.涂料的涂敷方法一般有刷、浸、淋和喷四种,应根据产量来选择适合的一种.涂料涂敷时应注意以下几点:1)涂料应处于连
13、续搅拌状态下,并控制涂料的温度,使涂料层均匀.2)涂料搅拌时应控制速度,防止卷气.3)涂敷时可单件涂敷,也可组成镞后用定位架整体涂挂.九、涂料干燥涂料干燥应在专门的烘干房中进行.烘干房热量可来自蒸汽锅炉、电热辐射、太阳能烘干房在建筑时应注意以下几点:1)面积与产量应相符;2)烘干房墙壁应设置保温层;3)烘干房设置排汽口.涂料干燥温度不得超过50oC,干燥时间应根据泡沫模样大小来定.对辐射式加热干燥应定时翻动模样保证加热均匀.直接利用太阳能干燥应置于背风但空旷的场地中十、装箱造型石英砂振实台专用砂箱埋箱造型1.原砂的化学成分:一般用质量分数90-95%SiO2 .对于大型铸件则应考虑用特种砂做原
14、砂.2.原砂的粒度和粒形:粒度一般采用20目,粒形用近圆形和多边形.3.原砂的含水量:应小1%.3.含泥量:应小于1%-3%一般采用水洗砂.4.原砂的烧灼减量:小于0.1%为佳.5.砂温:应oC.振实台振动模式:一维振动、二维振动、三维振动,其中三维振动因精度高而被大量运用.振动参数的选择:1)震动加速度:1-2个重力加速度;2)振幅和频率:在频率为50-60Hz时,振幅为0.5-1mm比较合适;3)振动时间:生产实践表明,30-60s即可满足要求.专用砂箱有以下特点: 1)底部排气式:结构简单,满足一般生产要求;2)侧面排气式:可?满足大部分生产要求;3)双层砂箱:可满足不同要求,应用比较广
15、泛.埋箱造型泡沫塑料模样放入砂箱前,必须在砂箱底部预先放入一些底砂,经振动刮平,形成放置泡沫塑料模组的砂床;砂床厚度约100mm,在砂床上放置模组.按照工艺要求,边填砂边振动.由砂斗向砂箱内加砂法应用较多的有柔性管加砂法和雨淋式加砂和螺旋给料加砂三种1)柔性管加砂:用柔性管与砂斗相接,人工移动柔性管陆续向砂箱内各部位加砂,可以灵活加砂,效果也很好,缺点是费时,效率低,冲击大而且加砂不均匀.2)雨淋式加砂:在砂斗底部装有加料箱,抽去闸板.此种方式实用于单件大批量生产.3)螺旋给料加砂:采用螺旋给料机把原砂从造型砂斗输送到砂箱,加砂灵活,目前运用较广泛.十一、抽真空、浇注真空系统是由真空泵与真空砂箱和真空管道组成.作用是将3部分气体强行抽走:1);占砂箱总容积10%左右的砂粒间空隙气体;2);泡沫塑料模样在高温金属液的热能作下分解气化产生的大
