消失模

干砂实型负压铸造又称消失模铸造,国外称之谓EPC,是目前国际上最先进的铸造工艺之一,被誉为铸造史上的一次“革命”,国内外称之为21世纪绿色铸造.

　　消失模铸造在中国的发展简史

　　1979年，由我国著名消失模铸造专家、中国科学院长春光学精密机械研究所研究员黄述哲教授领导的课题组，在中国最早开始了消失模铸造的原理性试验。同年，黄述哲教授在全国铸造工艺学会上发表了“消失模铸造基本特性的研究”论文报告，在国内首次系统阐述了这一方法的特点和规律性。1982年，在大量实验室试验的基础上，黄述哲教授主持在光机所工厂建成了一条消失模铸造实验生产线。黄述哲教授主持完成的“消失模铸造技术开发及工业化应用”于1997年、1998年分获中科院科技进步二等奖和国家科技进步三等奖，这是我国铸造工业界科技成果中获得的最高奖项。1998年被国家科技部列为“九五国家科技成果重点推广项目”（99010202A）。黄述哲教授主持完成了数十个技术先进、功能完备、配置合理、生产高效的消失模铸造流水生产线工程。

　　一、 生产原理与工艺流程

　　1、生产原理:该法按工艺要求先制成泡塑模型,涂挂特制耐高温涂料,干燥后,置于特制砂箱中,再按工艺要求填入干砂,利用三维振动紧实,抽真空状态下浇铸金属液,此时模型气化消失,金属液置换模型,复制出与泡塑模型一样的铸件.

　　2、工艺流程:A、制作泡塑气化模.B、组合浇注系统.C、气化模表面喷刷特制耐火涂料并烘干.D、将特制隔层砂箱置于三维振动工作台上.E、填入底砂(干石英砂)振实,刮平.F、将烘干的气化模型放于底砂上,按工艺要求填满干砂,数控振动适当时间,然后刮平箱口.G、用塑料薄膜覆盖箱口,放上浇口杯,起动真空系统,干砂紧固成型后,进行浇注,气化模型消失,金属液取代其位置.H、释放真空,按工艺待铸件冷凝后翻箱,从松散的石英砂中取出铸件.

　　二、 用途与优点

　　消失模铸造工艺充分汇集了实型、V法铸造工艺的优点为一体.适应于钢、铁、铝等各种牌号,各种材质,不同结构的大、中、小型各类铸件.利用干砂固型,复制原型原样.铸件几何尺寸的精密度高,无飞边、毛刺、冷隔,均匀一致,表面光洁度接近精密铸造.铸件内部结构稳定,排除了砂眼、气空、缩松等铸造缺陷,该工艺充分利用了环保理念,且投资少,整个生产过程没有污染.

　　消失模铸造在中国的发展简史

　　1979年，由我国著名消失模铸造专家、中国科学院长春光学精密机械研究所研究员刘立 中教授领导的课题组，在中国最早开始了消失模铸造的原理性试验。同年，刘立中教授在全国铸造工艺学会上发表了“消失模铸造三场理论”论文报告，在国内首次 系统阐述了这一方法的特点和规律性。1982年，在大量实验室试验的基础上，刘立中教授主持在光机所工厂建成了一条消失模铸造实验生产线。刘立中教授主持 完成了数十个技术先进、功能完备、配置合理、生产高效的消失模铸造流水生产线工程。

　　生产原理:该法按工艺要求先制成泡塑模型,涂挂特制耐高温涂料,干燥后,置于特制砂箱中,再按工艺要求填入干砂,利用三维振动紧实,抽真空状态下浇铸金属液,此时模型气化消失,金属液置换模型,复制出与泡塑模型一样的铸件.

A、制作泡塑气化模.

B、组合浇注系统.

C、气化模表面喷刷特制耐火涂料并烘干.

D、将特制隔层砂箱置于三维振动工作台上.

E、填入底砂(干石英砂)振 实,刮平.

F、将烘干的气化模型放于底砂上,按工艺要求填满干砂,数控振动适当时间,然后刮平箱口.

G、用塑料薄膜覆盖箱口,放上浇口杯,起动真空系统, 干砂紧固成型后,进行浇注,气化模型消失,金属液取代其位置.

H、释放真空,按工艺待铸件冷凝后翻箱,从松散的石英砂中取出铸件.

　　消失模铸造与传统的砂型铸造相比较有如下显著优点 　　

1、 消失模铸造不需要分型和下芯子，所以特别适用于几何形状复杂、传统铸造难以完成的箱体类、壳体类铸件、筒管类铸件。 　　

2、 消失模铸用干砂埋模型，可反复使用，工业垃圾少，成本明显降低。 　　

3、 消失模铸造没有飞边毛刺，清理工时可以减少80%以上。 　　

4、 消失模铸造可以一线多用，不仅可以做铸铁、球铁，还可以同时做铸钢件，所以转项灵活，适用范围广。 　　

5、 消失模铸造不仅适用批量大的铸造件，进行机械化操作，也适用于批量小的产品手工拼接模型。 　　

6、 消失模铸造如果投资到位，可以实现空中无尘，地面无砂，劳动强度低，做业环境好，将以男工为主的行业变成了以女工为主的行业。 　　

7、 消失模铸造取消了造型工序，有一定文化水平的人，经过短时间的培训就可以成为熟练的工人，所以，特别适用技术力量缺乏的地区和企业。 　　

8、 消失模铸造适合群铸，干砂埋型脱砂容易，在某些材质的铸件还可以根据用途进行余热处理。 　　

9、 消失模铸造不仅适用于中小件，更适用做大型铸件，如：机床床身、大口径管件，大型冷冲模件，大型矿山设备配件等，因为模型制作周期短、成本低、生产周期也短，所以特别受到好评。

　 　消失模容易产生增碳缺陷，目前在我国还没有很好的方法完全解决该种缺陷，这也是众多铸造厂家不敢上消失模或上了消失模生产线却不能批量生产的一个原因。 增碳缺陷产生的原因主要是泡沫材料含有碳，浇注时泡沫燃烧分解出游离碳，碳侵入钢水所致。经过试验，发现其增碳有一定的规律性，即铸件表面增碳，而心部几 乎不增碳；内浇口附近不增碳，而离内浇口越远，增碳越严重。采取如下相应措施，可使铸件成分基本在工艺要求范围内。 　　(1)选择含碳量少的泡沫材料，这是关键，目前消失模铸造用材料主要有EPS , STMMA , EPSMMA 三种，其含碳量依次减少。其中EPS 的特点是含碳量大，但其发气量小，浇注时不易返喷，且其价格便宜，在铸铁件和要求不高的上应用较多。EPSMMA 的特点是含碳量少，但发气量大，易造成返喷现象，且材料价格贵，一般在低合金钢上使用较多。STMMA 则是兼顾两者的优点，具有发气少、含碳低的优点，是用消失模生产的首选材料。 　　(2) 消失模模样的密度非常重要，只要表面光洁，密度低，可以降低增碳现象，同时发气量少。 　　(3) 利用离内浇口越远，增碳越严重的特点，在离内浇口最远端或在铸件的最高点设置冒口，使先进入铸件的增碳污染严重的钢水进人冒口内，同时冒口还起到集渣、集气的作用。使用该工艺，可使铸件整体含碳量控制在工艺要求范围内

(1)避免钢水和砂子直接接触，保证铸件表面质量； 　　

(2)提高泡沫的强度，使其在搬运过程中不变形； 　　

(3)使浇注时产生的气体通过涂层排出抽走。

（1）涂料的涂刷最好不要一次完成，一次完成涂刷会使涂层变厚，涂料易开裂，应上二至三层，涂层整体厚度应控制在1mm 左右。控制涂层厚度的原则是，在铸件不粘砂的前提下，涂层应尽量薄，以便于气体能尽快通过涂层排出。 　　

（2）每层涂料上完后必须要烘干，方可进行下一轮涂刷或造型，如果涂层没干透，浇注时钢水遇到水分会产生大量气体，造成返喷，另外涂层没干透，涂料透气性差，气体无法及时排出，易使铸件产生气孔、渣孔。

　　返喷是消失模铸造中常发生的现象，返喷严重时可能会危及浇注工的人身安全，必须予以重视，为减轻喷现象，可采取如下措施。 　　

(1)泡沫模型密度要小，在保证泡沫表面质量，保证模型强度的前提下，泡沫应做得越轻越好，以减少浇注时的发气量。 　　

(2)泡沫模型上涂料前一定要烘干，每批泡沫模型目前应抽检其烘干过程的重量变化，做出烘烤重量变化曲线图，只有在重量不再发生变化情况下方可上涂料。 　　

(3)浇注系统，特别是直浇道和横浇道不应上涂料，这样可以使浇注时产生的气体能快速充分地抽走，而且不上涂料，节省了涂料的消耗。 　　

(4)在浇口杯处上面盖一个档板，可把返喷上来的钢水挡住，使其不能飞溅出来，危及现场操作工人。

　　当一箱中串联铸件较多时，由于各模型同时气化，造成真空度不够，易造成塌箱，防止塌箱应注意： 　　(1)保持砂箱内的足够稳定的真空度。 　　(2)控制好浇注温度，同时浇注速度尽量与模型的气化速度一致，防止浇注过慢导致冷隔浇不进，造成塌箱。

一、单机或简易型铸造生产线 　　通常在铸造车间设置1-2台(造型时用)三维振动台，几个-10多个专用砂箱，砂箱吊运或设有 辊(轨)道的砂箱简易输送线，干砂一般是自然冷却或设有简易型砂冷却装置，另加一套抽真空系统和砂除尘筛分设备。投资灵活，费用在8-15万，生产规模一 般在500-5000吨。 这种生产模式是比较符合我国国情，花钱少，上马快，深受我国广大中小企业欢迎，发展十分迅速。这类工厂占我国消失模铸造厂点的90%以上。 　　

二、国产型消失模铸造流水线 　　采用机械、液压、气动和电控方式，自行设计的国产型生产线，其砂箱数在10 -50余个不等；均设有砂冷却系统设备；生产规模在年产2000―30000吨，投资在50万－400万不等。这类生产厂点约有30家(条)。特点是系统 完整，功能齐全，连续作业，适合大批量、大规模生产 。 　　国外引进型消失模铸造。引进国外的这些工厂中，投资少则为约1000余万元，多则为(累计)约8000万元，一般在4000至5000万元之间。