消失模鑄造，又稱全模鑄造，是一種新的鑄造方法，它將與鑄件尺寸和形狀相同的泡沫模型粘結(jié)成模型簇，刷耐火涂料，干燥，埋入干砂中振動成型，在真空負(fù)壓下鑄造，使模型汽化，液態(tài)金屬占據(jù)模型的位置，凝固冷卻后形成鑄件。是目前鑄造行業(yè)最“綠色環(huán)?！钡蔫T造工藝，也是21世紀(jì)鑄造行業(yè)的發(fā)展趨勢，國外EPC技術(shù)的發(fā)展略領(lǐng)先于國內(nèi)，但并不意味著國內(nèi)EPC的水平不夠。縱觀我國的消失模鑄造行業(yè)，無論鑄造企業(yè)的設(shè)備是否先進(jìn)，企業(yè)文化是否相同，以工藝為核心的理念仍然是行業(yè)的靈魂，影響著消失模鑄造行業(yè)和模具制造業(yè)的未來。

消失模鑄造工藝

1.制作泡沫白模，結(jié)合澆注系統(tǒng)，在氣化模表面刷噴專用耐高溫涂料并烘干。

2.將專用夾層砂箱放在振動工作臺上，填入底砂(干砂)，振動整平，將干氣化模放在底砂上，填入干砂，輕輕振動適當(dāng)時間，使箱口整平。

3.用塑料薄膜覆蓋，放在澆注杯上，將真空空系統(tǒng)連接到真空空，干砂緊固成型后，澆注，白模蒸發(fā)消失，熔融金屬代替其位置。

4.釋放真空，鑄件凝結(jié)后翻箱，從疏松的干砂中取出鑄件。

工程總承包的工藝流程控制

一個

泡沫珠的選擇:

1.EPC有三種泡沫珠。

①可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠(EPS)；簡稱)；

②可膨脹甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯共聚物樹脂珠(STMMA)；簡稱)；③可膨脹聚甲基丙烯酸甲酯樹脂珠(簡稱EPMMA)。

2.可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠(EPS)常用于鑄造有色金屬、灰鐵和普通鋼。

3.珠粒特征:半透明珠粒，預(yù)發(fā)泡比為40~60，粒徑為0.18 ~ 0.80mm (6種尺寸)。

4.一般原始珠粒的粒徑小于或等于鑄件最小壁厚的1/9~1/10。

2

模型制作:

1.泡沫珠制作:預(yù)發(fā)泡、固化、發(fā)泡成型、冷卻脫模。

(1)發(fā)泡

EPS珠粒在加入模具前應(yīng)預(yù)發(fā)泡，使珠粒膨脹到一定尺寸。預(yù)發(fā)泡過程決定了模型的密度、尺寸穩(wěn)定性和精度，是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。適用于EPS珠預(yù)發(fā)泡的方法有三種:熱水預(yù)發(fā)泡、蒸汽預(yù)發(fā)泡和真空預(yù)發(fā)泡。True 空預(yù)發(fā)泡珠粒發(fā)泡率高，珠粒干燥，應(yīng)用廣泛。②成熟

將預(yù)發(fā)泡的EPS珠放置在干燥通風(fēng)的料倉中一定時間。從而平衡珠細(xì)胞內(nèi)的外界壓力，使珠具有彈性和再膨脹能力，去除珠表面的水分。固化時間為8-48小時。

③發(fā)泡成型

將預(yù)發(fā)泡固化后的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔中，加熱使珠粒再次膨脹，填充珠粒之間的空間隙，使珠粒相互融合形成光滑的表面，即模具。拆模前必須將模具冷卻到軟化溫度以下，硬化凝固后才能拆模。模具取出后，應(yīng)有時間讓模具干燥并穩(wěn)定其尺寸。設(shè)備有蒸缸和自動成型機兩種。

2.泡沫塑料板制成:泡沫塑料板-電阻絲切割-粘合-模型。對于簡單的模型，可以使用電阻絲切割裝置將泡沫板切割成所需的模型。對于復(fù)雜的模型，采用電阻絲切割裝置將模型分割成幾個部分，然后通過涂膠的方式制作出整個模型。

三

模型被分組到集群中:

將自制(或購買)的泡沫模型和澆注冒口模型結(jié)合并粘結(jié)在一起，形成模型簇。這種結(jié)合有時在涂覆之前進(jìn)行，有時在涂覆準(zhǔn)備之后進(jìn)行。它是消失模鑄造不可缺少的工藝。

目前使用的粘合材料:橡膠乳液、樹脂溶劑、熱熔膠和膠帶紙。

四

模型涂層:

在全模鑄造中，需要在泡沫模型表面涂覆一層一定厚度的涂層，以形成模具的內(nèi)殼。涂層的目的是提高EPS模型的強度和剛度，提高模型表面的抗砂沖刷能力，防止加砂時模型表面的損傷和振動造型、負(fù)壓設(shè)定時模型的變形，保證鑄件的尺寸精度。購買的消失模鑄造專用涂料在涂料攪拌機中用水?dāng)嚢瑁垣@得合適的粘度。將攪拌好的涂料放入容器中，對模型組進(jìn)行浸漬、刷涂、噴涂和噴涂。一般涂兩遍，使涂層厚度為0.5~2mm。根據(jù)鑄造合金的類型、結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸。涂層在40~50℃干燥。

五

振動建模:

我們介紹一種常見的建模方法(兩種方法之一)。該工序包括以下工序:砂床準(zhǔn)備-EPS模型放置-填砂-封底和設(shè)置。

(1)砂床制備

將帶泵室的砂箱放在振動臺上，夾緊。將一定厚度的底砂(一般砂層厚度在50~100mm以上)放入底部，振動壓實。型砂為干燥石英砂，不含粘結(jié)劑、添加劑和水。因為黑色金屬溫度高，可以用粗砂，鋁合金可以用細(xì)砂。型砂處理后應(yīng)重新使用。砂箱為一側(cè)開口的砂箱、抽氣室或抽氣管道、升降或行走機構(gòu)。

②放置EPS模型

壓實后，按工藝要求在其上放置EPS模型組，并培土固沙。

③填砂

加入干砂(幾種加砂方法)，同時施加振動(X、Y、Z方向)，時間一般為30~60秒，使型砂充滿模具的各個部位，型砂的堆積密度增加。

④密封成型

砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵將砂箱抽至一定真值空，利用大氣壓力與模具內(nèi)壓力之差將砂粒“粘結(jié)”在一起，使模具在澆注過程中不至于坍塌，稱為“負(fù)壓定型”。比較常用。

六

澆注置換

EPS模型一般在80℃左右軟化，420~480℃分解。分解產(chǎn)物包括氣體、液體和固體。三種化合物的含量隨著熱分解溫度的不同而不同。全模鑄造時，在液態(tài)金屬的熱作用下，EPS模型熱解氣化，產(chǎn)生大量氣體，氣體不斷通過覆膜砂向外排出，在模具、模具和金屬間隙中形成一定的氣壓，液態(tài)金屬不斷占據(jù)EPS模型的位置并向前移動，導(dǎo)致液態(tài)金屬與EPS模型之間的置換過程。更換的最終結(jié)果是鑄件的形成。澆注操作過程是慢-快-慢。并保持連續(xù)澆注，防止?jié)沧⑦^程中斷。澆注后，保持鑄型真空3 ~ 5分鐘，然后停泵。澆注溫度比砂型鑄造高30~50℃。

七

冷卻清洗

冷卻后，全模鑄造的落砂最容易，鑄件可以斜著從砂箱中提出或直接從砂箱中提出，鑄件與干砂自然分離。分離出的干砂經(jīng)處理后可重復(fù)使用。

工程總承包的優(yōu)勢

1.所用金屬模具的使用壽命可達(dá)10萬次以上，降低了模具的維護(hù)成本

2.該鑄件尺寸形狀準(zhǔn)確，重復(fù)性好，具有精密鑄造的特點，大大簡化了成型工藝，消除了因取模和合箱造成的鑄造缺陷和廢品，表面光潔度高；

3.工廠設(shè)計簡化，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%，電耗可減少10∽20%；減少了粉塵、煙塵和噪音的污染，大大改善了鑄造工人的工作環(huán)境，降低了勞動強度。男性勞動者主導(dǎo)的行業(yè)可以轉(zhuǎn)變?yōu)榕詣趧诱咧鲗?dǎo)的行業(yè)；

4.零件的形狀不受傳統(tǒng)鑄造工藝的限制，讓機械設(shè)計人員可以根據(jù)零件的使用性能自由設(shè)計最理想的鑄造形狀；淘汰砂芯和制芯部門，杜絕因制芯和降芯造成的鑄造缺陷和廢品；鑄件的重量可以減輕，拔模斜度可以取消，

5.形狀合理的鑄件冒口可以設(shè)置在理想位置，不受分模、取模等傳統(tǒng)因素的限制，減少鑄件內(nèi)部缺陷；

6.消失模鑄造工藝被廣泛應(yīng)用，不僅用于鑄鋼和鑄鐵，也用于鑄造銅和鋁。易于實現(xiàn)機械化自動化流水線生產(chǎn)，生產(chǎn)線靈活性大，可在一條生產(chǎn)線上實現(xiàn)不同合金、形狀和尺寸的鑄件生產(chǎn)；

7.采用無粘結(jié)劑、無水分、無添加劑的干砂造型，杜絕因水分、添加劑、粘結(jié)劑造成的各種鑄造缺陷和廢品；

8.落砂極其容易，大大降低了落砂的工作量和勞動強度；砂處理系統(tǒng)大大簡化，型砂可重復(fù)使用，取消了型砂制備部門和廢砂處理部門；

9.負(fù)壓澆注更有利于液態(tài)金屬的填充和補縮，提高鑄件的組織密度；組合澆注，一箱多件，大大提高了鑄件的工藝成品率和生產(chǎn)效率；

10.鑄件無飛邊毛刺，清理研磨工作量減少50%以上；降低了加工余量和加工成本。

工程總承包的缺點和局限性

1.鑄造材料:適用性好和適用性差的順序為灰鑄鐵-有色合金-普通碳鋼-球墨鑄鐵-低碳鋼和合金鋼；通過必要的準(zhǔn)備，工藝實驗和調(diào)試周期不會太長。

2.鑄件結(jié)構(gòu):鑄件結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，就越能更好的實現(xiàn)消失模鑄造工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)效益。對于結(jié)構(gòu)中內(nèi)腔通道和夾層較窄的情況，在采用消失模鑄造工藝之前，需要提前進(jìn)行實驗，然后才能投入生產(chǎn)。

3.鑄件尺寸:主要考慮相應(yīng)設(shè)備(如振動臺、砂箱)的適用范圍。

4.鑄件批號:批號越大，經(jīng)濟(jì)效益越可觀。

消失模鑄造過程中鑄件氣孔缺陷的控制

1.選擇合適的模型材料

采用共聚物泡沫模型材料，由于共聚物被壓縮分解，一次氣化程度高，液相比例小，小分子氣體容易從涂層中溢出。白模的密度在保證強度和平滑度的前提下盡可能小，從而減少總的氣體產(chǎn)生量。澆注系統(tǒng)采用空芯澆道，并增加過濾器機械擋渣，吸收熔融金屬梳流，使充型更加穩(wěn)定。

2.澆注系統(tǒng)和保溫冒口的使用

內(nèi)澆道的開啟有利于合金順利、穩(wěn)定、快速充型，不會形成死區(qū)。鑄件頂部設(shè)有常壓保溫冒口，集送渣和縮孔為一體，相關(guān)部位設(shè)有定型砂保溫冷鐵，實現(xiàn)鑄件的順序凝固，使熔融金屬中的氣體、爐渣和氣化殘渣能夠快速上浮到冒口，減少氣孔、渣孔和縮孔的發(fā)生幾率。

3.提高涂層的透氣性

耐火骨料的粒度應(yīng)合適。應(yīng)使用復(fù)合粘合劑懸浮劑。制備的涂層具有良好的高低溫強度、耐磨性、易涂覆、不開裂、排氣能力強、透氣性好、燒結(jié)均勻、拆包后易剝離、不與液態(tài)金屬潤濕劑反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)。鑄件一般涂兩遍，涂層厚度在2mm左右。消失模涂料的質(zhì)量管理非常重要。批量生產(chǎn)時，定期檢查涂料的滲透性，及時調(diào)整骨料粒徑。由于涂料的粘結(jié)劑和懸浮劑中含有有機物，所以夏季和秋季要特別注意涂料的發(fā)酵酶變化。合格的鑄件離不開最好的涂料，涂料的質(zhì)量控制也不能掉以輕心。

4、澆注溫度應(yīng)適宜

由于消失模鑄造充型過程中泡沫的放熱汽化，鋼鐵的澆注溫度比砂型鑄造高30-50℃。熔融金屬與泡沫之間的熱作用受澆注溫度的限制，適合完全熱解。模具的熱解產(chǎn)物主要是小分子氣體狀態(tài)，因此在負(fù)壓場的作用下很容易去除模腔。澆注溫度低時，模具熱解不足，液態(tài)殘渣會堵塞涂層，熱解氣體的排出會被堵塞，模腔內(nèi)會形成背壓，充填流動性下降。此外，凝固速度快，液體附近的氣渣無法漂浮到冒口中，導(dǎo)致氣孔的概率增加。

5.合理的澆注位置

鑄件的最佳澆注位置是在充型時獲得良好的氣化條件和排氣條件，以利于氣化和除渣。應(yīng)選擇垂直澆注或傾斜澆注，即遵循側(cè)表面積最大化的原則，澆注系統(tǒng)應(yīng)具有集渣氣和加料功能。

6.合理的澆注工藝和負(fù)壓

消失模鑄造的澆注工藝采用灌滿澆口杯、關(guān)閉澆口的原理。如果澆注速度忽快忽慢，充填會造成內(nèi)腔嚴(yán)重紊亂和劇烈沸騰，來不及氣化的泡沫會包裹在合金液中形成氣孔。特別是不允許露出主流道，使熔渣和氣體侵入。理想的澆注速度是熔融金屬的填充速度等于或略低于模型的氣體速度。

20世紀(jì)90年代以來，EPC在中國如雨后春筍般涌現(xiàn)，顯示出旺盛的生命力。很多代工廠都研究過，致力于EPC。帶著這種熱情，一部分有生產(chǎn)技術(shù)和實力的代工廠繼續(xù)在這片沃土上馳騁，一部分則逐漸退出EPC行業(yè)。原因可以從以下幾個方面總結(jié):一是EPC的引進(jìn)不慎重，缺乏專業(yè)人才。其次，一些代工廠購買的設(shè)備和模具不能滿足產(chǎn)品技術(shù)和性能的要求；最后，只追求利益最大化，發(fā)圖紙聯(lián)系多家模具廠家，選擇報價最低的模具廠家，代工和模具廠家都沒能分析出產(chǎn)品潛在的工藝故障，盲目投資，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定性差，生產(chǎn)成本高，合格率低。