1、消失模鑄造技術簡介消失模鑄造我國稱真空實型鑄造，美國人稱消失模或氣化模鑄造，國際上稱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， 呈實體型腔，即一個與鑄件形狀完全相似的泡沫模型保留在鑄型內，形成“實型”鑄型， 而不是傳統砂型的“空腔”鑄型，在澆金屬液時，泡沫模型在高溫金屬液體作用下不斷分 解氣化，產生金屬模型的置換過程，而不象傳統“空型”鑄造是一個金屬液體的充填 過程；最終模樣氣化得到鑄件。與傳統的砂型鑄造技術相比，消失模鑄造技術具有較強的工藝優勢，因此被國內外鑄 造界譽為“二十一世紀的鑄造技術”和“綠色的鑄造工程”。我國曾在“七五”、“八 五”、“

2、九五”三個五年計劃中把此項技術列入機械行業推廣項目。我國有鑄造廠 （車間） 二萬余個，絕大部分采用傳統的砂型鑄造，勞動強度大，工人易 得矽肺病 （環境污染嚴重 ） ，廢晶率高；其產品完全靠生產面積擴展：產品質量好壞很大程 度依賴操作工人的技術水平，培養一批三級以上造型工隊伍至少 5-10 年。過去消失模鑄造在我國一直發展緩慢，其主要原因是許多外部客觀條件不成熟，比如 “一汽”早年引入一條生產線，生產 10 萬件年鋁合金轎車進氣管，從膠粘劑到制泡沫 模EPS（鑄造用聚苯乙烯粒珠）原材料和生產線設備均要靠進口供應，成本較高，再加上消 失模鑄造對于大多數企業來講屬于新事物。目前，由于國家重視以及國內

3、化工業科技發展，發展消失模鑄造技術所需的各種設備、 原材料全部國產化，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在國內 鑄造業發展很快。消失模鑄造（EPC）工藝特點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鑄型，而不是傳統砂型的“空腔”鑄型。2 、使用無粘結劑的干砂，振動造型。3 、澆注時，泡沫塑料模型在高溫液體金屬作用下不斷氣化分解，產生金屬模樣的置換過程，而不象傳統 “空腔”鑄造是一個液體金屬的充填過程制作一個鑄件，就要“消失”掉一個泡沫塑料模型。4 、泡沫塑料模樣可以分片成形，也可人工制模，再進行粘結組合。模樣形狀（ 即鑄件形狀 ）與結構基本不受工藝限制。5 、鑄

4、件落砂情理時，只需翻箱或倒出鑄件，鑄件就與砂自動分離，鑄件無飛邊毛刺，基本不需打磨，只雷對澆冒口和鑄件其它部位作簡單清理。三、消失模鑄造（EPC）工藝優點消失模鑄造 （又稱實型鑄造 ）是將與鑄件尺寸形狀相似的泡沫模型粘結組合成模型簇， 刷滁耐火涂層井烘干后，埋在干石英砂中經過振實，在負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，重復性好，表面光潔度高，具有精密鑄造的特點。2 、產品質量高消失在模鑄造工藝屬精密鑄造技術，鑄造尺寸精度和表面光潔度遠高于砂型鑄造，模 型不需分型開邊，鑄件無飛邊毛刺；由于負壓作用補縮能力強，鑄件內部組織致密，澆冒 系統處理好可使鑄件無縮孔、縮松

5、。3 、工藝過程簡化，容易操作無論多么復雜鑄件，均不必制芯、下芯可鑄出0 3 5mm、孔；培養一個高等級造型工至少5-10年，而培訓一個 EPC工藝成熟的操作人員只需三天；也即技術越發達，操作 越簡化。4 、工藝穩定，產品廢品率低砂型鑄造從配砂到造型、下芯、合箱等工序，人為因素造成的質量問題較多。EPC工藝不配砂、混砂、造型、修型，減少了許多人為因素，主要生產過程是按固定程序執行。 因此，廢品率低。加之負壓狀態下澆注有較強的補縮作用。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，勞動用工比砂型鑄造減少50，制造成本比傳統精密鑄造降低 40-60，同傳統砂型鑄造相當；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。四，消失模鑄造技術也不是萬能的，它有一定適用范圃，對于每個企業自己的產品，是否適當米用EPCX藝，應認真考察。消失模工藝樣解一、原料準備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泡模樣 ,EPS 珠粒粒 度、一些為好 ,尤其對于壁厚 3-4mm 的薄壁模樣 , 為使模樣斷面上有三顆以上的預發珠粒 , 必須采用 0.3-0.4mm的小珠粒.下表

7、是國內EPS珠粒規格：型號se目數粒徑性能301A13-141.25-1.60密度 1.03g/cm2假密度 0.6g/cm2發泡劑 6%-8%殘留單體小于 0.1%含水量 （體積分數 ）小于 0.5% 最大發泡倍率 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原料預發泡消失模鑄造模樣所需珠粒量遠比泡沫板材少 ,通常都采用間歇式蒸汽預發機 , 蒸汽預發 設備的關鍵是 :1) 蒸汽進入不宜過于集中 , 壓力和流量不能過大 , 以免造

8、成結塊 , 發泡不均勻 甚至部分珠粒過度預發破裂 ;2) 因為珠粒直接與水蒸汽接觸 , 預發珠粒水分含量的質量分數 高達 10%左右, 因此卸料后必須經過干燥處理 .三、預發珠粒的熟化處理經過預發泡的珠粒 ,由于驟冷造成泡孔中發泡劑和滲入蒸汽的冷凝 , 使泡孔內形成真空 如果立即送去發炮成型 ,珠粒壓扁以后就不會再復原 ,模樣質量很差 , 必須儲存一個時期 , 讓 空氣滲入泡孔中 ,使殘余的發泡劑重新擴散 ,均勻分布 , 保持泡內外壓力平衡 ,使珠粒富有彈 性增加模樣成型時的膨脹能力和模樣成型后抵抗外力變形、收縮的能力 , 這個必不可少的 過程叫熟化處理 .熟化處理合格的珠粒是干燥而有彈性 ,

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

10、的整體模樣 . 目前大片量生產均采用立式成型機 其特點為 :1) 模具拆卸和安裝方便 ;2) 模具內便于安放活塊 ;3) 易于手工取模 ;4) 占地面積小 受到普遍運用 .發泡模具是決定模樣質量最主要、最直接的要素 .對模具的基本要求 :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 , 型腔內表面的粗糙度在 Ra6.3 口 m以下;2)為使模樣加熱均勻、快速,模具導熱性應好,模具型腔一般都做成薄殼隨 形結構 .3) 射料嘴設置應保證進料通暢 , 使預發珠粒能順利充滿模樣的所有部位 .4) 正確設置排氣閥位置和確定排氣面積的大小 , 使模樣緊實、加熱和冷卻均勻 ;5) 模具與成型

11、機的聯結可靠, 安裝定位準確 ;6) 模具應有足夠強度和剛度, 對水、蒸汽等介質有良好的耐蝕性;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含質量分數的6%-8%水分 , 由于前期的水分和發泡劑的蒸發 , 從模樣中逸出和后期的應力松弛 , 引起模樣出型后尺寸隨時間而變化 , 模樣收縮量因預發珠粒的 密度和存放期不同、制模時的蒸汽壓力、冷卻時是否采用真空、模樣的結構特點、填充射 料是否均勻、成型發泡蒸汽分布是否均勻而受影響 . 實際生產中 , 為了縮短模樣熟化處理時 間, 常將模樣置入 50-70oC 的烘干室中強制干燥 5-6h, 可以達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雜的泡沫模樣若不能在一副模具內成型 ,需要先將其進行分片處理 , 各片單獨用模 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 .這樣可使復雜鑄件模樣生 產變得簡單 . 對于小批量生產 , 可采用手工粘接方式生產 , 大批量生產則可采用自動粘合機 來保證生產效率 .七、涂料的配置消失模涂料的作用是 :1) 提高泡沫模樣的強度和剛度 , 防止模樣在運輸填砂振動時破壞或變形 ;2) 澆注時 , 涂料層是液態金屬與干砂之間重要的隔離介質 ;3) 涂料層能讓泡沫塑料的分解產物順利的排出 .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穩定性和絕熱 性能.2) 粘結劑 , 有機和無機粘結劑決定了涂料的強度和透氣性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 , 應根據產量來選擇適合的一種 . 涂料涂敷時應注意以下幾 點:八、1) 涂料應處于連續攪拌狀態下 , 并控制涂料的溫度 , 使涂料層均勻 .2) 涂料攪拌時應控制速度 , 防止卷氣 .3) 涂敷時可單件涂

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在專門的烘干房中進行 . 烘干房熱量可來自蒸汽鍋爐、電熱輻射、太陽能 烘干房在建筑時應注意以下幾點 :1) 面積與產量應相符 ;2) 烘干房墻壁應設置保溫層 ;3) 烘干房設置排汽口 . 涂料干燥溫度不得超過 50oC, 干燥時間應根據泡沫模樣大小來定 對輻射式加熱干燥應定時翻動模樣保證加熱均勻 . 直接利用太陽能干燥應置于背風但空曠 的場地中十、裝箱造型石英砂振實臺專用砂箱埋箱造型1. 原砂的化學成分 : 一般用質量分數 90-95%SiO2 . 對于大型鑄件則應考慮用特種砂做 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 : 應小 1%.3. 含泥量 : 應小于 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 oC.振實臺振動模式 :一維振動、二維振動、三維振動 , 其中三維振動因精度高而被大量運用 .振動參數的選擇 :1) 震動加速度 :1-2 個重力加速度 ;2)振幅和頻率：在頻率為50-60HZ時,振幅為0.5-1mm比較合適；3)振動時間：生產實 踐表明 ,30-60s 即可滿足要求 .專用砂箱有以下特點 ：1) 底部排氣式 ： 結構簡單 , 滿足一般生產要求 ;2) 側面排氣式 ： 可 ?滿足大部分生產要

16、求 ;3) 雙層砂箱 ： 可滿足不同要求 , 應用比較廣泛埋箱造型泡沫塑料模樣放入砂箱前 ,必須在砂箱底部預先放入一些底砂 , 經振動刮平 , 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 . 由砂斗向砂箱內加砂法應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 , 人工移動柔性管陸續向砂箱內各部位加砂 , 可以 靈活加砂 , 效果也很好 , 缺點是費時 , 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 . 此種方式實用于單件大批量生產 .3) 螺

17、旋給料加砂 : 采用螺旋給 料機把原砂從造型砂斗輸送到砂箱 , 加砂靈活 , 目前運用較廣泛 .十一、抽真空、澆注真空系統是由真空泵與真空砂箱和真空管道組成 . 作用是將 3部分氣體強行抽走 :1); 占砂箱總容積 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 氣化產生的大量氣體 ;3) 澆注瞬間由直澆口帶入模型內的氣體 , 以及由于砂箱頂部密封不嚴 進入砂箱中的氣體 .澆注工藝流程 :1) 澆注速度 : 要求在整個澆注過程中應始終保持澆注系統被金屬液充滿 , 澆注速度應在 生產過程中根據不同工作環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 .4) 澆注過程不可