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消失模鑄造工藝及原理

消失模簡介

消失模鑄造(又稱實型鑄造)是用泡沫塑料(EPS 、STMMA或EPMMA)高分子材料制作成為與要生產鑄造的零件結構、尺寸完全壹樣的實型模具,經過浸塗耐火塗料(起強化、光潔、透氣作用)並烘幹後,埋在幹石英砂中經三維振動造型,澆鑄造型砂箱在負壓狀態下澆入熔化的金屬液,使高分子材料模型受熱氣化抽出,進而被液體金屬取代冷卻凝固後形成的壹次性成型鑄造新工藝生產鑄件的新型鑄造方法。 對於消失模鑄造有多種不同的叫法,國內主要的叫法還有“幹砂實型鑄造”“負壓實型鑄造”, 簡稱EPS 鑄造。國外的叫法主要有:lost foam process ( USA ) 、policast process ( Italy ) 等。 與傳統鑄造技術相比,消失模鑄造技術具有無與倫比的優勢,被國內外鑄造界稱為“21世紀的鑄造技術”和“鑄造工業的綠色革命”。 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、精度高、表面光潔、減少清理、節省機加;4、內部缺陷大大減少,鑄件組織致密; 5、可實現大規模、大批量生產;6、適用於相同鑄件的大批量生產鑄造;7、適用於人工操作與自動化流水線生產運行控制;8、生產線的生產狀態符合環保技術參數指標要求;8、可以大大改善鑄造生產線的工作環境與生產條件、降低勞動強度、減少能源消耗。

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***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、灰鐵及壹般鋼鑄。 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), 壹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,模型制作:

有兩種情況: ◎由泡塑珠粒制作:預發泡——熟化——發泡成型——冷卻出模 ①預發泡 EPS珠粒在加入模具前,要先進行預發泡,以使珠粒膨脹到壹定尺寸。 預發泡過程決定了模型的密度、尺寸穩定性及精度,是關鍵環節之壹。適用於EPS珠粒予發泡的方法有三種:熱水預發泡、蒸汽預發泡和真空預發泡。真空預發泡的珠粒發泡率高,珠粒幹燥,應用較多。 ②熟化 經預發泡的EPS珠粒放置在幹燥、通風的料倉中壹定時間。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 將預發泡且熟化的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。出模後還應有模型幹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。 ◎由泡塑板材制作: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。 對復雜模型,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壹起,形成模型簇,這種組合有時在塗料前進行,有時在塗層制備後埋箱造型時進行。是消失模(實型)鑄造不可缺少的壹道工序。 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壹層壹定厚度的塗料,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。壹般塗兩遍,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℃下烘幹。

5,振動造型:

我們介紹常用的壹種造型方法(兩種方法之壹)。 其工序包括如下工序:砂床制備——放置EPS模型——填砂——密封定型 ①砂床制備 將帶有抽氣室的砂箱放在振動臺上,並卡緊。底部放入壹定厚度的底砂(壹般砂床厚度在50~100mm以上),振動緊實。 型砂為無粘結劑、無填加物、不含水的幹石英砂。黑色金屬溫度高,可選用較粗的砂,鋁合金采用較細砂子。型砂經處理後要反復使用。 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 加入幹砂(幾種加砂方法),同時施以振動(X、Y、Z三個方向),時間壹般為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 砂箱表面用塑料薄膜密封,用真空泵將砂箱內抽成壹定真空,靠大氣壓力與鑄型內壓力之差將砂粒“粘結”在壹起,維持鑄型澆註過程不崩散,稱之為“負壓定型。較為常用。

6,澆註置換

EPS模型壹般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。 實型鑄造澆註時,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壹定氣壓,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。 澆註操作過程采用慢——快——慢。並保持連續澆註,防止澆註過程斷流。澆後鑄型真空維持3~5分鐘後停泵。澆註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,鑄件與幹砂自然分離。分離出的幹砂處理後重復使用。