消失模工藝介紹

1958年,美國的H.F.shroyer發(fā)明了用可發(fā)性泡沫塑料模樣制造金屬鑄件的專利技術(shù)并取得了專利(專利號USP2830343)。最初所用的模樣是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的.采用粘土砂造型,用來生產(chǎn)藝術(shù)品鑄件。采用這種方法,造型后泡沫塑料模樣不必起出,而是在澆入液態(tài)金屬后聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固后形成鑄件。1961年德國的Grunzweig和Harrtmann公司購買了這一專利技術(shù)加以開發(fā),并在1962年在工業(yè)上得到應(yīng)用。采用無粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)由德國的H.Nellen和美國的T.R.Smith于1964年申請了專利。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采用了可以被磁化的鐵丸來代替硅砂作為造型材料,用磁力場作為"粘結(jié)劑"。這就是所謂"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。在1980年以前使用無粘結(jié)劑的干砂工藝必須得到美國"實型鑄造工藝公司"(Full Mold Process,Inc)"的批準(zhǔn)。在此以后,該專利就無效了。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。

消失模鑄造工藝的特點

1.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%的機械加工間。

2.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。

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(zhǔn)或下芯位置不準(zhǔn)確造成鑄件壁厚不均。

4.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。

5.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。

　　消失模鑄造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.鑄件的批量 批量越大,經(jīng)濟效益越可觀。2.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(zhǔn)備以不致使工藝實驗、調(diào)試周期過長。3.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）。4.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)。

6.國內(nèi)外消失模鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

　　1990年，美國通用汽車公司在Saturu建立了一個年產(chǎn)5.5萬噸的新鑄造廠,有三條全自動的消失模鑄造生產(chǎn)線。

　　1991年，意大利菲亞特公司在都靈建成歐洲最大規(guī)模的消失模生產(chǎn)車間，年產(chǎn)量1.5萬噸。

　　1993年，德國寶馬公司建成年產(chǎn)20萬只各種規(guī)格鋁合金氣缸蓋的消失模生產(chǎn)線。

　　2001年，美國通用的SMCO建成目前世界上最先進、規(guī)模最大的消失模鑄造廠。

　　我國的消失模鑄造行業(yè)經(jīng)過二十年的探索，從硬件設(shè)備到軟件工藝已經(jīng)逐步走向成熟，其中山東煙臺的煙臺四方鑄造設(shè)備工程有限公司在各個方面都比較先進，該公司的生產(chǎn)的消失模自動化生產(chǎn)線已經(jīng)在國內(nèi)市場普遍應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于汽車零部件、礦山機械、空壓機配件、各大鋼鐵集團、管件閥門等行業(yè)，其典型代表有大型國企河南洛陽一拖、廣西玉柴集團、山東蓬萊萬壽機械有限公司、金華萬里揚變速器有限公司、江蘇常柴、山東濟鋼集團、廣東韶鋼集團、四川攀鋼集團、安徽馬鋼集團、遼寧鞍鋼、本鋼集團等。另外，清華大學(xué)、華中科技大學(xué)等高等院校也為消失模鑄造行業(yè)的發(fā)展做出了寶貴的貢獻。

消失模優(yōu)點與工藝技術(shù)簡介

一、 設(shè)備的用途

　　本套設(shè)備及工藝是集實型、真空鑄造的優(yōu)點為一體，適用于鋼、鐵、鋁、銅等各種牌號，各種材質(zhì)不同結(jié)構(gòu)的大、中、小各類鑄件，對結(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，實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計，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，可部分取代熔模精密鑄造，減少機械加工余量最高可達60%，工藝出品率可達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，便于實現(xiàn)機械自動化生產(chǎn)。

二、生產(chǎn)原理與工藝流程

　　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，三維振動緊實，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，進行下一個循環(huán)。

　　1、制作泡塑氣化模具（手工、機械）；

　　2、泡塑氣化，模具主合后烘干；

　　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臺上；

　　5、填入低砂（干砂）振實、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，自動振實一定時間后刮平箱口；

　　7、用塑料薄膜覆蓋砂箱口，放上澆口杯，接負壓系統(tǒng)。緊實后進行鋼液澆鑄，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，進行下一個循環(huán)。

消失模鑄造的主要優(yōu)點

　　1．鑄件尺寸形狀精確，重復(fù)性好，具有精密鑄造的特點；

　　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強度；

　　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．負壓澆注，更有利于液體金屬的充型和補縮，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，降低了機加工成本；

　　13．易于實現(xiàn)機械化自動流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)線彈性大，可在一條生產(chǎn)線上實現(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10萬次以上，降低了模具的維護費用；

　　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環(huán)境，降低了勞

　　動強度，以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè)；

　　17．簡化了工藝操作，對工人的技術(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，解放了機械設(shè)計工作者，使其根據(jù)零件的使用性能，可以自由地設(shè)計最理想的鑄件形狀；

　　19．可減輕鑄件重量；

　　20．降低了生產(chǎn)成本；

　　21．簡化了工廠設(shè)計，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現(xiàn)微震狀態(tài)下澆注，促進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