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消失模铸造
发布时间：2016/12/16 14:53:07

消失模铸造

消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5μm；铸件尺寸精度可达CT7至9；加工余量最多为1.5至2mm，可大大减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工间。

技术特征

由于无粘结剂的干砂在浇注过程中经常发生坍塌的现象，所以1967年德国的A.Wittemoser采用了所谓"磁型铸造"。1971年，日本的Nagano发明了V法(真空铸造法)，受此启发，今天的消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。因此，近20年来消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。

铸件精度高

消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5μm;铸件尺寸精度可达CT7至9;加工余量最多为1.5至2mm，可大大减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工时间。

设计灵活

为铸件结构设计提供了充分的自由度。可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件。

无传统铸造中的砂芯

因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均。

清洁生产

型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境无害,旧砂回收率95%以上。

降低投资和生产成本

减轻铸件毛坯的重量,机械加工余量小。

缺点和局限性

消失模铸造工艺与其他铸造工艺一样，有它的缺点和局限性，并非所有的铸件都适合采用消失模工艺来生产，要进行具体分析。主要根据以下一些因素来考虑是否采用这种工艺。1.铸件的批量 批量越大,经济效益越可观。2.铸件材质 其适用性好与差的顺序大致是:灰铸铁--非铁合金--普通碳素钢--球墨铸铁--低碳钢和合金钢;通过必要的准备以不致使工艺实验、调试周期过长。3.铸件大小 主要考虑相应设备的使用范围(如振实台，砂箱)。4.铸件结构 铸件结构越复杂就越能体现消失模铸造工艺的优越性和经济效益,对于结构上有狭窄的内腔通道和夹层的情况,采用消失模工艺前需要预先进行实验,才能投入生产。

发展历史

1958年，美国的H.F.shroyer发明了用可发性泡沫塑料模样制造金属铸件的专利技术并取得了专利(专利号USP2830343)。最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成，采用粘土砂造型，用来生产艺术品铸件。采用这种方法造型后泡沫塑料模样不必起出，而是在浇入液态金属后聚苯乙烯在高温下分子裂解而让出空间充满金属液，凝固后形成铸件。1961年德国的Grunzweig和Harrtmann公司购买了这一专利技术加以开发，并在1962年在工业上得到应用。采用无粘结剂干砂生产铸件的技术由德国的H.Nellen和美国的T.R.Smith于1964年申请了专利。

1967年德国的A.Wittemoser采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型材料，用磁力场作为"粘结剂"。这就是所谓"磁型铸造"。1971年，日本的Nagano发明了V法(真空铸造法)，消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。在1980年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国"实型铸造工艺公司"(Full Mold Process,Inc)"的批准。在此以后，该专利就无效了。消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。

1990年，美国通用汽车公司在Saturn建立了一个年产5.5万吨的新铸造厂,有三条全自动的消失模铸造生产线。

1991年，意大利菲亚特公司在都灵建成欧洲最大规模的消失模生产车间，年产量1.5万吨。

1993年，德国宝马公司建成年产20万只各种规格铝合金气缸盖的消失模生产线。

2001年，美国通用的SMCO建成目前世界上最先进、规模最大的消失模铸造厂。

国内情况

近年来消失模铸造在国内的发展较快，发展成果也是可喜的。其中云南昆明的宏金隆铸造机械厂在各个方面都比较先进，该厂的产品已经出口到马来西亚等周边国家。另外，清华大学、华中科技大学等高等院校也为消失模铸造行业的发展做出了宝贵的贡献。设备的研发和制造水平主要体现在以下几个方面:

(1) 白区设备的发展:预发机已经有较大的改进和提高，无论是外形结构的设计还是发泡原理方面的改进及测试手段的完善都做了大量的工作。发泡机的性能有了很大的提供，基本上可以满足使用要求。制模机方面也有一定的改进，随着自动化水平的提高及在国内制模方面的应用，国内制模机的自动化水平也有了明显的提高，制模的生产效率和工人的劳动强度都有了较大的提高和改善。但在充填方式能量分布等方面还有待于进一步的改进和完善。胶合机方面也做了一些工作，但对复杂模片的胶合水平和能力还有待于提高和完善。涂料方面机械化水平较低，检测手段不完善，涂料工部现场脏、乱、差的情况没有明显改善;缺乏涂料的回收设备和装置。目前国内也有部分企业利用不锈钢高低速搅拌容器结合kawasaki机械手对复杂的模片进行涂料，但因不了解涂料的性能，没有设计出合理精准的夹具，又因机械手的运行轨迹走向不合理，在对模片本身各型腔结构把握不是太好的情况下使用机械手进行侵涂导致模片在侵涂时出现模片膨胀变形，表面涂料粘附不均匀，型腔露白现象严重等问题。

(2) 黑区设备的发展:振实台有了较大的改进和突破，无论是振实原理还是控制手段方面都有了显著的提高，基本接近国外先进设备的设计理念，但在细节和控制方面仍存在一定的差距。砂冷却器的设计和制造能力也有了较大的提高和改善，在不需要考虑过多的地坑前提下，已经可以满足造型线的砂冷却处理的要求。雨淋加砂、振动输送等设备的设计和制造能力都有了明显提高。自动化的设计和实现能力有了较大提高。自动化浇注机的设计和制造水平已经接近国外的先进水平。整个造型线的设计理念转变较大，布线更合理，运行更可靠。

(3) 工艺水平的发展:工艺水平主要体现在发动机缸体、缸盖铸件的批量化生产工艺及高难度耐磨、耐热铸件的生产工艺。

主要应用

消失模铸造技术的优势体现的越来越明显，许多中小企业相继投产。特别是近几年来消失模铸造企业如雨后春笋，从消失模铸造设备厂家的订货需求可以明显体会到这一点。

但是也有不少消失模铸造企业投产后不久纷纷下马。其中缘由在于许多企业对消失模铸造工艺了解不深入，一开始看起来消失模铸造工艺很简单，没有充分估计到它的规律性和复杂性，仓促上马，结果在实际生产中遇到意想不到的问题，又没有心理准备，对出现的问题束手无策，又匆匆下马。结果既浪费时间、资金和精力，又要丢掉市场，得不偿失。实际上，消失模铸造是一个系统工程，理论上可以用于生产各种铸件，并且在实验室取得了广泛的成功。但是，由于我国消失模铸造模型材料普遍采用包装用的泡沫聚苯乙烯(EPS)，并且专用涂料技术还没有形成技术优势，加之干砂振动技术和消失模铸造工艺也不成熟，从而导致许多初上企业，特别是中小企业对于这些认识还不深入，所以才会出现一哄而上又一哄而下的被动局面。专家表示，国内铸造产业还需不断努力，以便未来更好的发展。

折叠生产原理

该法按EPC工艺先制成泡塑模型，涂挂特制涂料，干燥后置于特制砂箱中，填入干砂，三维振动紧实，抽真空状态下浇铸，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模一样的铸件，冷凝后释放真空，从松散的砂中取出铸件，进行下一个循环。

折叠工艺流程

1、制作泡塑气化模具(手工、机械);

2、泡塑气化，模具组合后烘干;

3、泡塑气化模具表面刷、喷耐火涂料后再次烘干(一定干透);

4、将特制砂箱置于三维振实台上;

5、填入低砂(干砂)振实、刮平;

6、将烘干的泡塑气化模具放于底砂上，按工艺要求分成填砂，自动振实一定时间后刮平箱口;

7、用塑料薄膜覆盖砂箱口，放上浇口杯，接负压系统。紧实后进行钢液浇铸，泡塑气化模具消失，金属液取代其位置;

8、铸件冷凝后释放真空并翻箱，取出铸件，进行下一个循环。

折叠主要优点

1.铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点;

2.铸件的表面光洁度高;

3.取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品;

4.不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品;

5.采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品;

6.大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部和废砂处理工部;

7.落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度;

8.铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少50%以上;

9.可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的制约，减少了铸件的内部缺陷;

10.负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度;

11.组合浇注，一箱多件，大大提高了铸件的工艺出品率和生产效率;

12.减少了加工裕量，降低了机加工成本;

13.易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产;

14.可以取消拔模斜度;

15.使用的金属模具寿命可达10万次以上，降低了模具的维护费用;

16.减少了粉尘、烟尘和噪音污染，大大改善了铸造工人的劳动环境，降低了劳

动强度，以男工为主的行业可以变成以女工为主的行业;

17.简化了工艺操作，对工人的技术熟练程度要求大大降低;

18.零件的形状不受传统的铸造工艺的限制，解放了机械设计工作者，使其根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状;

19.可减轻铸件重量;

20.降低了生产成本;

21.简化了工厂设计，固定资产投资可减少30∽40%，占地面积和建筑面积可减少30∽50%，动力消耗可减少10∽20%;

22.消失模铸造工艺应用广泛，不仅适用于铸钢、铸铁，更适用于铸铜、铸铝等;

23.消失模铸造工艺不仅适用于几何形状简单的铸件，更适合于普通铸造难以下手的多开边、多芯子、几何形状复杂的铸件;

24.消失模铸造工艺可以实现微震状态下浇注，促进特殊要求的金相组织的 形成，有利于提高铸件的内在质量;

25.在干砂中组合浇注，脱砂容易，温度同步，因此可以利用余热进行热处理。特别是高锰钢铸件的水刃处理和耐热铸钢件的固溶处理，效果非常理想，能够节约大量能源，缩短了加工周期;

26.利用消失模铸造工艺，可以根据熔化能力，完成任意大小的铸件。

27. 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。

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