消失模鑄造工藝

消失模鑄造工藝

消失模鑄造設備的製造及使用已近20年,消失模鑄造工藝已經很完善。

消失模簡介

消失模鑄造(又稱實型鑄造)是將與鑄件尺寸形狀相似的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。
與傳統鑄造技術相比,消失模鑄造有下列特點:1,鑄件質量好,成本低;2,材質不限,大小皆宜;3,尺寸4,精度高,表面光潔,減少清理,節省機加;5,內部缺陷大大減少,組織緻密;6可實現大規模、大批量生產。自動化流水線生環保。7,可以大大改善作業環境、降低勞動強度、減少能源消耗。

消失模鑄造
消失模鑄造工藝流程

消失模鑄造工藝流程圖消失模鑄造工藝流程圖

消失模鑄造工藝簡介:

1,泡塑珠粒的選用:

消失模鑄造專用的泡沫珠粒有三種。
①可發性聚苯乙烯樹脂珠粒(簡稱EPS);
②可發性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒(簡稱STMMA);③可發性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒(簡稱EPMMA)。
常用可發性聚苯乙烯樹脂珠粒(EPS),用於鑄造有色金屬、灰鐵及一般鋼鑄。
珠粒特點:半透明珠粒,預發泡倍數40~60,粒徑為0.18~0.80亳米(6種尺寸),
一般選用的原始珠粒的粒徑小於或等於鑄件的最小壁厚的1/9~1/10。

2,模型製作:

有兩種情況:
◎由泡塑珠粒製作:予發泡——熟化——發泡成型——冷卻出模
①予發泡
EPS珠粒在加入模具前,要先進行予發泡,以使珠粒膨脹到一定尺寸。
予發泡過程決定了模型的密度、尺寸穩定性及精度,是關鍵環節之一。適用於EPS珠粒予發泡的方法有三種:熱水予發泡、蒸汽予發泡和真空予發泡。真空予發泡的珠粒發泡率高,珠粒乾燥,套用較多。
②熟化
經予發泡的EPS珠粒放置在乾燥、通風的料倉中一定時間。以便使珠粒泡孔內外界壓力平衡,使珠粒具有彈性和再膨脹能力,除去珠粒表面的水分。熟化時間在8~48小時。
③發泡成型
將予發泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內,加熱,使珠粒再次膨脹,填滿珠粒間的空隙,並使珠粒間相互融合,形成平滑表面,即模型。出模前必須進行冷卻,使模型降溫至軟化溫度以下,模型硬化定形後,才能出模。出模後還應有模型乾燥及尺寸穩定的時間。設備有蒸缸及自動成形的成型機兩種。
◎由泡塑板材製作:泡塑板材——電阻絲切割——粘結——模型
對簡單模型,可利用電阻絲切割裝置,將泡塑板材切割成所需的模型。
對複雜模型,首先用電阻絲切割裝置,將模型分割成幾個部分,然後進行粘,使之成為整體模型。

3,模型組合成簇:

是將自行加工好(或外購)的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結在一起,形成模型簇,這種組合有時在塗料前進行,有時在塗層製備後埋箱造型時進行。是消失模(實型)鑄造不可缺少的一道工序。
目前使用的粘結材料:橡膠乳液、樹脂溶劑和熱熔膠及膠帶紙。

4,模型塗層:

實型鑄造泡塑模型表面必需塗一層一定厚度的塗料,形成鑄型內殼。其塗層的作用是為了提高EPS模型的強度和剛度,提高模型表面抗型砂沖刷能力,防止加砂過程中模型表面破損及振動造型及負壓定型時模型的變形,確保鑄件的尺寸精度。
外購的消失模鑄造專用塗料,在塗料攪拌機內加水攪拌,使其得到合適的粘度。攪拌後的塗料放入容器內,用浸、刷、淋和噴的方法將模型組塗覆。一般塗兩遍,使塗層厚度為0.5~2mm。據鑄件合金種類、結構形狀及尺寸大小不同選定。塗層在40~50℃下烘乾。

5,振動造型:

我們介紹常用的一種造型方法(兩種方法之一)。
其工序包括如下工序:砂床製備——放置EPS模型——填砂——密封定型
①砂床製備
將帶有抽氣室的砂箱放在振動台上,並卡緊。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在50~100mm以上),振動緊實。
型砂為無粘結劑、無填加物、不含水的乾石英砂。黑色金屬溫度高,可選用較粗的砂,鋁合金採用較細砂子。型砂經處理後要反覆使用。
砂箱為單面開口、設有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機構的砂箱。
②放置EPS模型
振實後,其上據工藝要求放置EPS模型組,並培砂固定。
③填砂
加入乾砂(幾種加砂方法),同時施以振動(X、Y、Z三個方向),時間一般為30~60秒,使型砂充滿模型的各個部位,且使型砂的堆積密度增加。
④密封定型
砂箱表面用塑膠薄膜密封,用真空泵將砂箱內抽成一定真空,靠大氣壓力與鑄型內壓力之差將砂粒“粘結”在一起,維持鑄型澆注過程不崩散,稱之為“負壓定型。較為常用。

6,澆注置換

EPS模型一般80℃左右軟化,420~480℃時分解。分解產物有氣體、液體及固體三部分。熱分解溫度不同,三者含量不同。
實型鑄造澆注時,在液體金屬的熱作用下,EPS模型發生熱解氣化,產生大量氣體,不斷通過塗層型砂,向外排放,在鑄型、模型及金屬間隙內形成一定氣壓,液體金屬不斷地占據EPS模型位置,向前推進,發生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結果是形成鑄件。
澆注操作過程採用慢——快——慢。並保持連續澆注,防止澆注過程斷流。澆後鑄型真空維持3~5分鐘後停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高30~50℃。

7,冷卻清理

冷卻後,實型鑄造落砂最為簡單,將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可,鑄件與乾砂自然分離。分離出的乾砂處理後重複使用。

8、一些消失模的鑄造工藝需要注意的問題

澆鑄工藝:消失模鑄造的澆注過程,就是鋼液充型,同時泡塑模具氣化消失的過程。澆道始終要充滿鋼液,若不充滿,由於塗料層強度有限,極容易發生型砂塌陷以及進氣現象,造成鑄件缺陷。一般鑄件應該控制鋼液底澆,有利於鋼液平穩充型,模型不容易形成很大的空腔。由於負壓真空的吸力和重力作用,鋼液充型速度很快,立澆道橫截面積不宜太大。
消失模鑄造的鋼液澆鑄與傳統砂型鑄造的鋼液澆鑄有所不同:傳統砂型鑄造採用敞口式,而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。
注意事項:澆注鋼液時要穩、準、快。瞬時充滿澆口杯,並且快速不斷流,噸鋼液在約一分鐘左右。如果同箱鑄件的鋼液斷流,會吸進空氣,有可能造成塌砂現象或者鑄件增多氣孔的問題,導致鑄件報廢

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