消失模鑄造

消失模鑄造

消失模鑄造(又稱實型鑄造)是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇,刷塗耐火塗料並烘乾後,埋在乾石英砂中振動造型,在負壓下澆注,使模型氣化,液體金屬占據模型位置,凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。消失模鑄造是一種近無餘量、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,並減少了由於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;加工餘量最多為1.5至2mm,可大大減少機械加工的費用,和傳統砂型鑄造方法相比,可以減少40%至50%的機械加工間。

基本信息

概念

1958年, 美國的H.F.shroyer發明了用可發性泡沫塑膠模樣製造金屬鑄件的專利技術並取得了專利(專利號USP2830343)。最初所用的模樣是採用聚苯乙烯(EPS)板材加工製成的.採用粘土砂造型,用來生產藝術品鑄件。採用這種方法,造型後泡沫塑膠模樣不必起出,而是在澆入液態金屬後聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固後形成鑄件。1961年 德國的Grunzweig和Harrtmann公司購買了這一專利技術加以開發,並在1962年在工業上得到套用。採用無粘結劑乾砂生產鑄件的技術由德國的H.Nellen和美國的T.R.Smith於1964年申請了專利。由於無粘結劑的乾砂在澆注過程中經常發生坍塌的現象,所以1967年德國的A.Wittemoser採用了可以被磁化的鐵丸來代替矽砂作為造型材料,用磁力場作為"粘結劑"。這就是所謂"磁型鑄造"。1971年, 日本的Nagano發明了V法(真空鑄造法),受此啟發,今天的消失模鑄造在很多地方也採用抽真空的辦法來固定型砂。在1980年以前使用無粘結劑的乾砂工藝必須得到美國"實型鑄造工藝公司"(Full Mold Process,Inc)"的批准。在此以後,該專利就無效了。因此,近20年來 消失模鑄造技術在全世界範圍內得到了迅速的發展。

發展歷史

1958年,美國的H.F.shroyer發明了用可發性泡沫塑膠模樣製造金屬鑄件的專利技術並取得了專利(專利號USP2830343)。最初所用的模樣是採用聚苯乙烯(EPS)板材加工製成,採用粘土砂造型,用來生產藝術品鑄件。採用這種方法造型後泡沫塑膠模樣不必起出,而是在澆入液態金屬後聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固後形成鑄件。1961年德國的Grunzweig和Harrtmann公司購買了這一專利技術加以開發,並在1962年在工業上得到套用。採用無粘結劑乾砂生產鑄件的技術由德國的H.Nellen和美國的T.R.Smith於1964年申請了專利。
1967年德國的A.Wittemoser採用了可以被磁化的鐵丸來代替矽砂作為造型材料,用磁力場作為"粘結劑"。這就是所謂"磁型鑄造"。1971年,日本的Nagano發明了V法(真空鑄造法),消失模鑄造在很多地方也採用抽真空的辦法來固定型砂。在1980年以前使用無粘結劑的乾砂工藝必須得到美國"實型鑄造工藝公司"(FullMoldProcess,Inc)"的批准。在此以後,該專利就無效了。消失模鑄造技術在全世界範圍內得到了迅速的發展。
1990年,美國通用汽車公司在Saturn建立了一個年產5.5萬噸的新鑄造廠,有三條全自動的消失模鑄造生產線。
1991年,義大利菲亞特公司在都靈建成歐洲最大規模的消失模生產車間,年產量1.5萬噸。
1993年,德國寶馬公司建成年產20萬隻各種規格鋁合金氣缸蓋的消失模生產線。
2001年,美國通用的SMCO建成目前世界上最先進、規模最大的消失模鑄造廠。

國內情況

近年來消失模鑄造在國內的發展較快,發展成果也是可喜的。其中雲南昆明的宏金隆鑄造機械廠在各個方面都比較先進,該廠的產品已經出口到馬來西亞等周邊國家。另外,清華大學、華中科技大學等高等院校也為消失模鑄造行業的發展做出了寶貴的貢獻。設備的研發和製造水平主要體現在以下幾個方面:
(1)白區設備的發展:預發機已經有較大的改進和提高,無論是外形結構的設計還是發泡原理方面的改進及測試手段的完善都做了大量的工作。發泡機的性能有了很大的提供,基本上可以滿足使用要求。制模機方面也有一定的改進,隨著自動化水平的提高及在國內制模方面的套用,國內制模機的自動化水平也有了明顯的提高,制模的生產效率和工人的勞動強度都有了較大的提高和改善。但在充填方式能量分布等方面還有待於進一步的改進和完善。膠合機方面也做了一些工作,但對複雜模片的膠合水平和能力還有待於提高和完善。塗料方面機械化水平較低,檢測手段不完善,塗料工部現場髒、亂、差的情況沒有明顯改善;缺乏塗料的回收設備和裝置。目前國內也有部分企業利用不鏽鋼高低速攪拌容器結合kawasaki機械手對複雜的模片進行塗料,但因不了解塗料的性能,沒有設計出合理精準的夾具,又因機械手的運行軌跡走向不合理,在對模片本身各型腔結構把握不是太好的情況下使用機械手進行侵塗導致模片在侵塗時出現模片膨脹變形,表面塗料粘附不均勻,型腔露白現象嚴重等問題。
(2)黑區設備的發展:振實台有了較大的改進和突破,無論是振實原理還是控制手段方面都有了顯著的提高,基本接近國外先進設備的設計理念,但在細節和控制方面仍存在一定的差距。砂冷卻器的設計和製造能力也有了較大的提高和改善,在不需要考慮過多的地坑前提下,已經可以滿足造型線的砂冷卻處理的要求。雨淋加砂、振動輸送等設備的設計和製造能力都有了明顯提高。自動化的設計和實現能力有了較大提高。自動化澆注機的設計和製造水平已經接近國外的先進水平。整個造型線的設計理念轉變較大,布線更合理,運行更可靠。
(3)工藝水平的發展:工藝水平主要體現在發動機缸體、缸蓋鑄件的批量化生產工藝及高難度耐磨、耐熱鑄件的生產工藝。

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餘量、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,並減少了由於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IT7至9;加工餘量最多為1.5至2mm,可大大減少機械加工的費用,和傳統 砂型鑄造方法相比,可以減少40%至50%的機械加工間。

2.設計靈活

為鑄件結構設計提供了充分的自由度。可以通過泡沫塑膠模片組合鑄造出高度複雜的鑄件。

3.無傳統鑄造中的砂芯

因此不會出現傳統砂型鑄造中因砂芯尺寸不準或下芯位置不準確造成鑄件壁厚不均。

4.清潔生產

型砂中無化學粘結劑,低溫下泡沫塑膠對環境無害,舊砂回收率95%以上。

5.降低投資和生產成本

減輕鑄件毛坯的重量,機械加工餘量小。
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,並非所有的鑄件都適合採用消失模工藝來生產,要進行具體分析。主要根據以下一些因素來考慮是否採用這種工藝。1.鑄件的批量 批量越大,經濟效益越可觀。2.鑄件材質 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;通過必要的準備以不致使工藝實驗、調試周期過長。3.鑄件大小 主要考慮相應設備的使用範圍(如振實台,砂箱)。4.鑄件結構 鑄件結構越複雜就越能體現消失模鑄造工藝的優越性和經濟效益,對於結構上有狹窄的內腔通道和夾層的情況,採用消失模工藝前需要預先進行實驗,才能投入生產。

6.缺點和局限性

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,並非所有的鑄件都適合採用消失模工藝來生產,要進行具體分析。主要根據以下一些因素來考慮是否採用這種工藝。1.鑄件的批量批量越大,經濟效益越可觀。2.鑄件材質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;通過必要的準備以不致使工藝實驗、調試周期過長。3.鑄件大小主要考慮相應設備的使用範圍(如振實台,砂箱)。4.鑄件結構鑄件結構越複雜就越能體現消失模鑄造工藝的優越性和經濟效益,對於結構上有狹窄的內腔通道和夾層的情況,採用消失模工藝前需要預先進行實驗,才能投入生產。

主要套用

消失模鑄造消失模鑄造

消失模鑄造技術的優勢體現的越來越明顯,許多中小企業相繼投產。特別是近幾年來消失模鑄造企業如雨後春筍,從消失模鑄造設備廠家的訂貨需求可以明顯體會到這一點。

但是也有不少消失模鑄造企業投產後不久紛紛下馬。其中緣由在於許多企業對消失模鑄造工藝了解不深入,一開始看起來消失模鑄造工藝很簡單,沒有充分估計到它的規律性和複雜性,倉促上馬,結果在實際生產中遇到意想不到的問題,又沒有心理準備,對出現的問題束手無策,又匆匆下馬。結果既浪費時間、資金和精力,又要丟掉市場,得不償失。實際上,消失模鑄造是一個系統工程,理論上可以用於生產各種鑄件,並且在實驗室取得了廣泛的成功。但是,由於我國消失模鑄造模型材料普遍採用包裝用的泡沫聚苯乙烯(EPS),並且專用塗料技術還沒有形成技術優勢,加之乾砂振動技術和消失模鑄造工藝也不成熟,從而導致許多初上企業,特別是中小企業對於這些認識還不深入,所以才會出現一哄而上又一哄而下的被動局面。專家表示,國內鑄造產業還需不斷努力,以便未來更好的發展。

國內外消失模鑄造技術發展現狀

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

1991年,義大利菲亞特公司在 都靈建成 歐洲最大規模的消失模生產車間,年產量1.5萬噸。

1993年,德國寶馬公司建成年產20萬隻各種規格鋁合金氣缸蓋的消失模生產線。

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

我國的消失模鑄造行業經過二十年的探索,從硬體設備到 軟體工藝已經逐步走向成熟,其中雲南昆明的宏金隆鑄造機械廠在各個方面都比較先進,該廠的產品已經出口到 馬來西亞等周邊國家。另外, 清華大學華中科技大學等高等院校也為消失模鑄造行業的發展做出了寶貴的貢獻。

消失模優點與工藝技術簡介

一、 設備的用途

本套設備及工藝是集實型、真空鑄造的優點為一體,適用於鋼、鐵、鋁、銅等各種牌號,各種材質不同結構的大、中、小各類鑄件,對結構複雜鑄件的效果更佳。

1、結構形狀不受鑄造工藝限制,為產品的設計製造提供了廣泛的自由度,生產周期短,生產效率高,不用混砂、下芯、起模、合箱、分型、易於一箱多鑄、群鑄,實現最最佳化的設計,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,形狀尺寸準確,內外質量好,具有精密鑄件的特點,可部分取代熔模 精密鑄造,減少機械加工餘量最高可達60%,工藝出品率可達95%。

3、投資少、上馬快、用人少、成本低、設備緊湊、占地面積小、工藝技術易於掌握,便於實現機械自動化生產。

二、生產原理與工藝流程

該法按EPC工藝先製成泡塑模型,塗掛特製塗料,乾燥後置於特製砂箱中,填入乾砂,三維振動緊實,抽真空狀態下澆鑄,模型氣化消失,金屬置換模型,複製出與泡塑模一樣的鑄件,冷凝後釋放真空,從鬆散的砂中取出鑄件,進行下一個循環。
1、製作泡塑氣化模具(手工、機械);
2、泡塑氣化,模具組合後烘乾;
3、泡塑氣化模具表面刷、噴耐火塗料後再次烘乾(一定乾透);
4、將特製砂箱置於三維振實台上;
5、填入低砂(乾砂)振實、刮平;
6、將烘乾的泡塑氣化模具放於底砂上,按工藝要求分成填砂,自動振實一定時間後刮平箱口;
7、用塑膠薄膜覆蓋砂箱口,放上澆口杯,接負壓系統。緊實後進行鋼液澆鑄,泡塑氣化模具消失,金屬液取代其位置;
8、鑄件冷凝後釋放真空並翻箱,取出鑄件,進行下一個循環。

消失模鑄造的主要優點

1.鑄件尺寸形狀精確,重複性好,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,根除了由於制芯、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.採用無粘結劑、無水分、無任何添加物的乾砂造型,根除了由於水分、添加物和粘結劑引起的各種鑄造缺陷和廢品;
6.大大簡化了砂處理系統,型砂可全部重複使用,取消了型砂製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.可在理想位置設定合理形狀的澆冒口,不受分型、取模等傳統因素的制約,減少了鑄件的內部缺陷;
10.負壓澆注,更有利於液體金屬的充型和補縮,提高了鑄件的組織緻密度;
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效率;
12.減少了加工裕量,降低了機加工成本;
13.易於實現機械化自動流水線生產,生產線彈性大,可在一條生產線上實現不同合金、不同形狀、不同大小鑄件的生產;
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境,降低了勞
動強度,以男工為主的行業可以變成以女工為主的行業;
17.簡化了工藝操作,對工人的技術熟練程度要求大大降低;
18.零件的形狀不受傳統的鑄造工藝的限制,解放了機械設計工作者,使其根據零件的使用性能,可以自由地設計最理想的鑄件形狀;
19.可減輕鑄件重量;
20.降低了生產成本;
21.簡化了工廠設計, 固定資產投資可減少30∽40%,占地面積和建築面積可
減少30∽50%,動力消耗可減少10∽20%;
22.消失模鑄造工藝套用廣泛,不僅適用於鑄鋼、鑄鐵,更適用於鑄銅、鑄鋁等;
23.消失模鑄造工藝不僅適用於幾何形狀簡單的鑄件,更適合於普通鑄造難以下手的多開邊、多芯子、幾何形狀複雜的鑄件;
24.消失模鑄造工藝可以實現微震狀態下澆注,促進特殊要求的金相組織的 形成,有利於提高鑄件的內在質量;
25.在乾砂中組合澆注,脫砂容易,溫度同步,因此可以利用餘熱進行熱處
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,可以根據熔化能力,完成任意大小的鑄件。

27.消失模鑄造適合群鑄,乾砂埋型脫砂容易,在某些材質的鑄件還可以根據用途進行餘熱處理。

工藝問題

l.一些廠家引進消失模鑄工藝不夠慎重、不夠科學,缺少專業人員對消失模鑄造的深入了解、目標產品不明確或缺少產品的技術可行性和經濟合理性的充分論證;缺少完整的可行性分析報告,就匆忙立項。

2.企業領導對上新工藝的期望值很高,企業內部又沒有足夠的技術人員消化了這一工藝,實踐少,不能穩定生產。

3.大部分廠家的消失模鑄造工藝還十分粗糙,消失模鑄造看似簡單,實際要控制的工藝環節大大增加,我們基本上還用初期作抗磨件的簡單作法來作更複雜的鑄件,模具,澆注系統等委粗糙,沒有嚴格的工藝規程。

4.缺少嚴格的質保體系,缺少嚴格的工藝管理。

5.我們的工藝積累還很少,也不夠穩定。

6.原輔材料質量不較差,也不夠穩定。

7.轉讓單位的水平不高,給生產單位贊成影響。

8.市場的原因,有些單位,由於市場的激烈變化造成停產,新產品開發能力制約了轉產的速度。

消失模鑄造生產線

一、單機或簡易型鑄造生產線

通常在鑄造車間設定1-2台(造型時用)三維振動台,幾個-10多個專用砂箱,砂箱吊運或設有輥(軌)道的砂箱簡易輸送線,乾砂一般是自然冷卻或設有簡易型砂冷卻裝置,另加一套抽真空系統和砂除塵篩分設備。投資靈活,費用在8-15萬,生產規模一般在500-5000噸。 這種生產模式是比較符合我國國情,花錢少,上馬快,深受我國廣大中小企業歡迎,發展十分迅速。這類工廠占我國消失模鑄造廠點的90%以上。

二、國產型消失模鑄造流水線

採用機械、液壓、氣動和電控方式,自行設計的國產型生產線,其砂箱數在10 -50餘個不等;均設有砂冷卻系統設備;生產規模在年產2000―30000噸,投資在50萬-400萬不等。這類生產廠點約有30家(條)。特點是系統完整,功能齊全,連續作業,適合大批量、大規模生產 。

三、國外引進型消失模鑄造

引進國外的這些工廠中,投資少則為約1000餘萬元,多則為(累計)約8000萬元,一般在4000至5000萬元之間。

布局原則

消失模生產線一般分為二個區域:白區和黑區。白區工作環境相對較好,一般為單獨的車間。黑區也為獨立車間。消失模鑄造生產線布局的問題主要把握以下原則:設備布局儘量緊湊。充分利用空間位置。主要設備和各輔助設備儘量縮短連線距離。另可結合物流通道及安全問題考慮設備的布局。
消失模鑄造生產工藝為多套設備形成的大流水生產線。合理的產線布局可以將設備和設備之間連線所產生的部分費用免去,減少項目上不必要的浪費,減少車間物流通道距離,提高生產工作效率,降低生產成本,有效利用資源,甚至極為合理的產線布局有利於生產工藝的充分發揮。(白區中塗料烘乾以後進入造型工部下模樣的距離、黑區中頻爐出鐵水後到澆注線上的距離等等)

消失模鑄造工藝的控制

消失模鑄造工藝包括冒口系統設計、澆注溫度控制、澆注操作控制、負壓控制等。

澆注系統在消失模鑄造工藝中具有十分重要的地位,是鑄件生產成敗的一個關鍵。由於鑄件品種繁多、形狀各異,每個鑄件的具體生產工藝都有各自的特點,並且千差萬別。這些因素都是直接影響到澆注系統設計結果的準確性。

澆注系統設計與傳統砂型鑄造有一定區別。在澆注系統設計中,應考慮到這種工藝的特殊性,澆注系統各部分截面尺寸與鑄件大小、模型簇組合方式以及每箱件數都有關係。

模型簇組合方式可基本反映鑄件的特點,以及鑄件的補縮形式。由於模型簇的存在,使得金屬液澆入後的行為與砂型鑄造有很大的不同。在澆注過程中模型氣化需要吸收熱量,所以消失模鑄造的澆注溫度應略高於砂型鑄造。

設計澆注系統各部分截面尺寸時,應考慮到消失模鑄造金屬液澆注時由於模型存在而產生的阻力,最小阻力流面積應略大於砂型鑄造。

負壓是黑色合金消失模鑄造的必要措施。負壓的作於是增加型砂強度和剛度的重要保證措施,同時也是將模型氣化產物排除的主要措施。負壓的大小及保持時間與鑄件材質和模型簇結構以及塗料有關。

消失模鑄造澆注操作最忌諱的是斷續澆注,這樣容易造成鑄件產生冷隔缺陷,即先澆入的金屬液溫度降低,導致與後澆注的金屬液之間產生冷隔。另外,消失模鑄造澆注系統多採用封閉式澆注系統,以保持澆注的平穩性。對此,澆口杯的形式與澆注操作是否平穩關係密切。澆注時應保持澆口杯內液面保持穩定,時澆注動壓平穩。

注意事項

進行消失模鑄造有一定的規範和要求,造型工藝中要注意以下方面:消失模鑄造使用的一般是矽砂,要求其二氧化矽量在85%~90%以上。從透氣性和耐火度方面考慮,鑄鋼、鑄鐵件一般選用粒徑0.850~0.300mm的矽砂。先在砂箱底布上一層厚度約100mm的乾砂,然後將刷有塗料的EPS模及澆冒口放置在砂箱中央,邊填砂邊震實,直到乾砂離砂箱頂面50mm左右時停止加砂,在乾砂上面覆蓋塑膠薄膜,然後將澆口杯置於直澆口頂端,並在薄膜上撤上一層散砂,以防止澆注時鐵水濺落,燒穿薄膜導致漏氣塌箱

澆注

在消失模鑄造工藝中,整個工藝流程包括七個環節,每個環節對於消失模鑄件質量都具有很大的影響作用,當然澆注過程也是整個消失模鑄造工藝流程中至關重要的一環,掌握澆注工藝注意事項,嚴格把控澆注工藝中的每個細節是生產高質量消失模鑄件的關鍵。
消失模鑄造的澆注過程是鋼液充型,同時泡塑模具汽化消失的過程。整個過程中需要注意的是:(1)澆道自始至終要衝滿鋼液,如若不滿,由於塗料層強度有限,很容易發生型砂塌陷以及進氣現象,造成鑄件缺陷。(2)澆築鋼液時一定要把握住,保證做到穩、準、快。瞬時充滿澆口杯,並做到快速不斷流,噸鋼液在大約一分鐘左右。如果同箱鑄件的鋼液斷流會吸進空氣,有可能引起塌砂現象或者鑄件增多氣孔的問題,導致鑄件報廢。(3)消失模鑄造採用負壓封閉式,而且必須是在澆口杯以下封閉。鋼液進入模塑模具,其開始液化燃燒,並氣化消失,鋼液前端短距離形成暫時的空腔,所以設計鋼液充型的速度和泡塑模型消失的速度大致相同。為防止鋼液高溫輻射熔化同箱其它模型,澆道適當離鑄件模型遠一點。立澆道的位置選擇整箱鑄件最低位置。澆注時注意調節和控制負壓真空度在一定範圍內,澆注完畢後保持在一定負壓狀態下一段時間,負壓停止、鋼液冷凝後出箱。

防止返噴

消失模鑄造中防止返噴的方法
消失模鑄造是鑄造工藝中的一種,在鑄造工藝中會存在種種鑄造缺陷,從而導致鑄造件的缺陷,消失模鑄造也不例外。返噴是消失模鑄造中常發生的現象,返噴嚴重時可能會危及澆注工的人身安全,必須予以重視,為減輕噴現象,可採取如下措施:
第一,泡沫模型密度要小,在保證泡沫表面質量,保證模型強度的前提下,泡沫應做得越輕越好,以減少澆注時的發氣量。其二,泡沫模型上塗料前一定要烘乾,每批泡沫模型應抽檢其烘乾過程的重量變化,做出烘烤重量變化曲線圖,只有在重量不再發生變化情況下方可上塗料。第三,澆注系統,特別是直澆道和橫澆道不應上塗料,這樣可以使澆注時產生的氣體能快速充分地抽走,而且不上塗料,節省了塗料的消耗。最後,在澆口杯處上面蓋一個檔板,可把返噴上來的鋼水擋住,使其不能飛濺出來,危及現場操作工人。
使用以上的方法可以有效的防止消失模鑄造過程中返噴現象,較好的防止鑄件的缺陷,提高鑄造件的質量,此外它還能提高生產的安全度。

影響精度因素

在消失模鑄造中,一般情況下,影響鑄件尺寸精度的因素是多方面的,比如消失模鑄件本身的結構、形狀、大小,泡沫塑膠質量的影響,塗料塗層的影響,鑄造過程中造型、澆注環節的影響等。
在整個消失模鑄造流程中,澆注工藝是至關重要的環節之一,澆注系統、澆注速度、澆注溫度、澆注工序四個因素是提高鑄件質量的關鍵工序,只有不斷改善、不斷完善,才能鑄造出精度高質量好的鑄件。
塗料塗層對於消失模鑄件精度也有很大的影響,塗料性能、塗層厚度可影響模樣尺寸,從而影響到鑄件尺寸精度,因此消失模鑄造中,塗料應該具有良好的性能,足夠的強度,同時塗料塗掛操作過程應做到合理。

缺陷

皺皮缺陷

皺皮缺陷是由於聚苯乙烯泡沫塑膠遇高溫金屬熱解形成大量的碳來不及排出型腔外而保存在磨球上,常出現在金屬液最後流到或液流的冷端,一般在磨球的上面。解決途徑:
1)發泡磨球模樣時選擇適宜的材料。低密度的鑄造專用泡沫塑膠EPS氣化快、殘留物少。
2)提高澆注溫度和澆注速度。將磨球澆注溫度提高50%-80%,可加快氣化。提高澆注速度可減少熱損失。
3)提高真空度。有利於排煙、排氣,改善氣化條件,使殘留物、氣化產物迅速逸出。
4)提高鑄型透氣性。選用粗砂和透氣性好的塗料。

炭黑缺陷

炭黑直接原因是由於球墨鑄鐵磨球中的含碳量高造成的,一般磨球的C%=3.3%~3.8%。就會有該缺陷。解決途徑:
在澆注和造型條件相同的情況下,工藝上應採用潤濕性、透氣性良好的塗料,澆注時加大抽氣量並使用可發性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒EPMMA材料,嚴格控制模樣粘結劑的用量,可有效防止炭黑的形成。

夾雜和夾渣

夾雜和夾渣缺陷的造成是因為:
1)球墨鑄鐵內殘餘鎂量偏高,它提高了球墨鑄鐵鐵液表面氧化膜的生成溫度,在較高的溫度下就形成了氧化膜,澆注過程中鐵液受到二次氧化而形成夾渣。
2)原鐵液含硫高,生成的硫化物(MgS、Ce3S4、CeS)多,促使夾雜形成。
3)澆注溫度低,不利於夾渣的上浮、清除。
解決途徑:
1.保證澆注溫度>1300℃,有利於夾雜物聚集上浮,便於清除。
2.在保證球化的前提下,儘量降低殘餘鎂量,降低原鐵液硫含量。
3.採用稀土鎂合金作球化劑,利用稀土降低鐵液氧化膜的結膜溫度。
4.澆注時在澆道中加過濾網集渣包。

氣孔缺陷

①消失模裂解時的發氣過程,其氣體進入鑄件而產生氣孔。充型過程中,產生紊流,或頂注、側注情況下,部分模樣被金屬液體包圍後進行裂解,產生的氣體不能從金屬中排出,就會產生氣孔,此種氣孔大而多且伴有炭黑。
防治措施:改進工藝,使澆注充型過程中逐層置換,不出現紊流,提高澆注溫度;提高塗層和砂型透氣性。
②模樣、塗料層乾燥不良引起氣孔。模樣含有水分、塗料乾燥不良或發泡劑含量過高,澆注時回產生大量氣體極易產生反噴,此種情況下最易產生氣孔;若塗層烘乾不夠,水分含量偏多,此時極易形成侵入性氣孔。
防治措施:模樣必須乾燥;塗層必須乾燥。
③模樣黏結劑過多引起氣孔,模樣組合粘結時採用的黏結劑發氣量過大,在液體金屬澆注充型時,局部產生大量氣體,可使金屬液在充型過程中翻滾,此時氣體又不能及時排出去,鑄件就要產生氣孔。
防治措施:選用低發氣量的模樣黏結劑;在保證粘牢前提下,粘結劑用量越少越好。
④澆注時捲入空氣形成氣孔,消失模鑄造澆注過程中,直澆道不能充滿,就會捲入空氣,這些捲入的空氣,若不能及時的排出,鑄件就會產生氣孔。
防治措施:採用封閉式澆注系統,澆注時,保持交口杯內有一定的金屬液,以保證直澆道處於充滿狀態。

粘砂缺陷

鑄件粘砂缺陷的產生有兩個方面的原因:
a.塗料塗層脫落或者開裂,金屬液趁此滲入型砂中,容易形成機械粘砂;當塗料選擇和金屬液不匹配,而乾砂中又存在細小沙粒灰塵時,會形成化學粘砂。b.澆注時負壓度大小對金屬液流動能力的影響。負壓度越大,金屬液流動性越好,越容易形成粘砂。
解決途徑:
對於消失模鑄件粘砂缺陷而言,其一般可在不同情況下出現在鑄件的各個部分:在無負壓情況下,粘砂多出現在鑄件底部或者是側面,以及鑄件熱節區和型砂不易緊實區;在負壓澆鑄時,各面均可出現,尤其是鑄件轉角處和組串鑄件澆注時的過熱處。

塗料用途

消失模塗料在消失模鑄造中的作用

消失模塗料的作用在於支撐和保護泡沫模型、防止液態金屬滲入砂子和粘砂、吸收分解產物和讓分解氣體通過塗層、保持泡沫模型揮發後形成的型腔的完整、並保持液態金屬熱量不會很快散發。因此消失模塗料的使用可以降低消失模鑄件表面粗糙度,確保鑄件精度,減少或防止鑄件粘砂、砂眼、氣孔、金屬滲透、冷隔、澆不到、積碳等缺陷。所以消失模塗料應具有足夠的耐火度、一定的機械強度、恰當的保溫和導熱性能、合適的透氣性和吸收液體分解產物的能力、光滑的表面、足夠的塗刷性能、不與泡沫模型發生化學反應等。

消失模鑄造塗料的功能解析

消失模鑄造塗料具有防止鑄件產生機械粘砂和熱化學粘砂、提高泡沫塑膠模型的剛度,防止埋型時變形、有助於消失模模樣熱分解氣體的迅速排出等功效,那么消失模鑄造塗料為什麼匯聚了如此多的功能呢,下面我們將從六個方面來解析。
消失模鑄造塗料具有這六大特點:

(1)高的強度和剛度,防止造型時模樣變形和被乾砂損傷;

(2)高的耐火性能,防止澆注時鑄件表面粘砂;

(3)優異的透氣性,可以快速導出模樣氣化的產物;

(4)較強的附著力,防止生產過程中塗層開裂甚至脫落;

(5)良好的塗掛性,使用時能方便的塗覆一定厚度的塗層;

(6)良好的燒結及剝離性,即在澆注後形成易於自動剝落的塗料殼,從而獲得表面光潔的鑄件。

消失模鑄造塗料常用的四種耐火材料

隨著消失模鑄造的日益發展,人們對於消失模鑄造塗料也愈發重視。據悉,耐火材料是消失模塗料的骨料成分,耐火材料的品種很多,通常選用以下四種:
A.鋯英粉主要成分是ZrO2、SiO2,即正矽酸鋯。它的耐火度高,是目前用於消失模鑄造最好的一種抗粘砂材料。澆注鑄鋼件和大型鑄鐵件時多採用這種耐火材料,可以減少鑄件的清理工作量,獲得表面光潔的鑄件。
b.石英粉主要成分是SiO2。由於石英粉在不同的溫度條件下具有不同晶型轉變,使其發生體積改變,從而降低了它的使用價值。一般用來澆柱中小鑄鐵和鑄鋁、鑄銅件等有色金屬。由於消失模鑄造主要用於中小件,所以石英粉套用比較普遍。
c.氧化鋁氧化鋁即剛玉粉,主要成分是Al2O3。它也是一種性能優良的耐火材料,可用來澆注鑄鋼件和大型鑄鐵件。
d.石墨粉石墨粉是鑄鐵生產中廣泛作用的耐火材料之一,具有很高的耐火度,但易氧化。它的熱膨脹係數很低,一般在50×10-7以內。

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