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              消失模泡沫

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              消失模泡沫鑄造發展概況與工藝特點

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              消失模泡沫鑄造發展概況與工藝特點

              發布日期:2016-06-28 08:46 來源:http://www.chic-accents.com 點擊:

              第一章 消失模泡沫鑄造簡介

              1.1.1消失模鑄造發展概況

              消失模鑄造技術是用泡沫塑料(EPS、STMMA或EPMMA)制成與鑄件結構、尺寸完全一樣的模樣,經浸涂耐火黏結涂料(起強化、光潔作用)烘干后埋入特殊砂箱干砂造型,經三維或二維微震加負壓緊實,不用泥芯、活塊甚至無冒口的情況下澆入熔化的合金液,整個過程保持著一定的負壓,是模樣受熱氣化分解進而被合金液取代的一次性成型鑄造新工藝。消失模鑄造有多種不同的叫法,,國內主要叫干砂實型鑄造、負壓實型鑄造,簡稱EPC鑄造。國外的叫法主要有lost foam process(美國)、policast process(意大利)等。它與傳統的鑄造技術相比,具有很大的優勢,被國內外的鑄造界譽為“21世紀的鑄造技術”和“鑄造工業的綠色革命”。

              消失模鑄造綜合了“磁型鑄造”和“V法鑄造”,1956年美國人H.F.Shoyer開始了將聚苯乙烯泡沫塑料用于鑄造的實驗,并獲得成功,,引發了人們的極大興趣。1958年以專利的形式公布于眾,當時稱之為“無型腔鑄造”。起初此法只是用來制造金屬雕像和藝術品鑄件,經多年實踐和探索,1962年原聯邦德國從美國引進專利,消失模鑄造法才逐步被開發,并在工業上得到應用和推廣。1999年美國人威斯康星大學的一項調查表明,在1990年有6%的鋁合金鑄件是使用該工藝。從1997年起灰鑄鐵和球鐵方面也有較快增長,到2009年達到15%。

              中國研究和發展消失模鑄造的歷史和國外基本相似,某些方面如STMMA泡沫塑料已接近或達到國外技術水平,并具有獨到之處。20世紀80年代后,有多家單位制造可發性聚苯乙烯預發泡機和發泡成型機,其中阜陽聯發消失模成型設備廠與EPS、STMMA粒料同步配套發展。中國的消失模鑄造技術也被國家重點推廣,消失模工業具有了一定的規模,成為鑄造行業的重要組成部分,生產鑄件在鑄造行業中所占比重不斷提高,消失模鑄造已成為改造傳統鑄造廠家應用的Z為廣泛的高新技術之一。但總的來說,中國消失模鑄造生產應用水平與發達國家仍有差距。

              目前消失模鑄造技術在國內主要應用在以下幾個方面。

              (1) 應用的鑄件合金種類 : 鋁合金,鎂合金,銅合金,灰鑄鐵,球墨鑄鐵,特種鑄鐵(高鉻鑄鐵,抗磨鑄鐵,耐磨鑄鐵,耐蝕鑄鐵),普通碳鋼,中、高碳低合金抗磨鋼,特種鑄鋼(高錳鋼、鎳鉻耐熱鋼、耐蝕鋼)及不銹鋼等。

              (2) 應用成功的典型鑄件

              1抗磨鑄件:鉻系磨球、高錳鋼襯板、高鉻鑄鐵錘頭、挖掘機鏟齒(貝氏體鋼、高鉻鑄鐵)等;

              2耐熱鑄件:耐熱鑄鐵鑄鋼爐蓖條、熱處理底板、料柜、料架等;

              3管件:各種規格的灰鑄鐵、球鐵管件以及軋鋼鋼管內襯高鉻鑄鐵或以上復合管件;

              4閥類鑄件:鑄鋼ZG25、ZG35閥體、閥蓋、球鐵閥體閥蓋;

              5工程機械件:斗齒、齒輪、齒條、叉車鑄鋼件球鐵的ADI鑄件;

              6箱(殼)體鑄件:變速箱殼體、差速器殼體、轉向器殼體、電機殼體、消防栓殼體、炮彈殼體等;

              7汽車制動系統鑄件:剎車轂、剎車盤;

              8曲軸:壓縮機曲軸、汽車發動機曲軸;

              9進排氣管:鋁進氣管、球鐵4缸汽車排氣管、灰鑄鐵6缸柴油機排氣管等;

              10后橋鑄件:鑄鋼、鑄鐵后橋殼體;

              11支架類鑄件:鐵路ZG25鋼支板、汽車彈簧支架、高速公路欄桿、ZG35支架等;

              12缸體缸蓋鑄件:壓縮機缸體、單缸機缸體、汽車4缸缸體缸蓋;

              13其他零件:縫紉機機頭、踏板、支架、農機曲柄支架、犁頭、犁導板等。

              1.1.2消失模鑄造工藝流程

              消失模鑄造工藝流程:

              1、制作泡塑白模,組合澆注系統,白模表面刷、噴特制耐高溫涂料并烘干。

              2、將特制隔層砂箱置于震動工作臺上,填入底砂(干砂)震實,刮平,將烘干的白模放于底砂上,填滿干砂,微震適當時間刮平箱口。

              3、用塑料薄膜覆蓋,放上澆口杯,接真空系統吸真空,干砂緊固成型后,進行澆注,白模氣化消失,金屬液取代其位置。

              4、釋放真空,待鑄件冷凝后翻箱,從松散的干砂中取出鑄件。

              1.1.3消失模鑄造工藝分類及特點

              消失模鑄造根據其鑄型材料可分為自硬砂消失模鑄造(及潮型有粘結劑)和干砂(干型無黏結劑)消失模鑄造;根據澆注條件可分為普通(大氣壓力下)消失模鑄造和真空負壓消失模鑄造。與傳統的砂型鑄造相比,大量生產的消失模鑄造有以下工藝特征 :

              ①模樣與鑄件形狀完全一致,尺寸大小僅差金屬收縮量的泡沫塑料模樣保留在鑄型內,形成“實型”鑄型,而非傳統砂型的“空腔”鑄型。

              ②型砂為無黏結劑,無水分,無任何附加物的干石英砂、鎂橄欖石砂、鉻砂、鎂砂、寶珠砂等。

              ③澆注時,泡沫塑料模樣在高溫液體合金作用下不斷地分解、裂解、氣化,發生合金液一模樣置換過程,而不同于傳統“空腔”(空型)鑄造,是一個液體合金液的充填型腔過程。制作一個鑄件就要“消失”掉一個泡沫塑料模樣。

              ④泡沫塑料模樣可以分塊成型再進行粘接組合。模樣形狀(及鑄件形狀)基本上不受任何限制(手工切割、機器成型、組合粘接均可)。

              鑄件與型砂自動分離

              清理
                 
              需打磨飛邊毛刺及內澆口
                 
              只需打磨內澆口,無飛邊毛刺

              (1)采用消失模鑄造工藝應注意的問題。盡管消失模鑄造有著無與倫比的優勢,但任何一種鑄造工藝僅適用于一定范圍,故采用消失模鑄造工藝必須認真考慮以下問題:

              ①應考慮綜合經濟效益:對具體鑄件、材質、大小、形狀、結構、批量、價格等應作詳細經濟考核、成本核算、技術能力考核。例如,有廠采用消失模鑄造來生產批量不大的不同種類的幾種鑄鐵電動機機殼和油泵泵體,且僅僅作為鑄件毛坯而提供給下一道工廠,但對方認購價格每噸價位又不高。即使使用EPS制模樣,其模樣消耗成本0.03~O.04元/g,再加上工藝不穩定,廢品率不少,投產一段時間后發現無利可圖,甚至賠錢的不良經濟效果。只好又返回到黏土砂鑄造工藝來生產。如果作為本單位的鑄件毛坯,即使微利保本,但總體為下一道機加工創造了條件也是可取的,因為鑄件質量劃一。

              ②工藝技術要做充分準備:復制、仿造、或匆忙上消失模生產線都是不可取的。如某廠急速上球鐵管件生產線,既沒有技術工程人員,又沒有管件產品推銷人員,經過一段時間,更由于市場的變化管件滯銷,因此匆匆停線,生產線擱置。

              ③要考慮材質鑄件用途:照搬、復制、未結合本廠鑄件的實際,上了消失模鑄造生產線后也會問題百出。如某廠從別處引進1000t/年小型消失模鑄造鑄鋼廠,設備20萬~30萬元,由于一套工藝是按高錳鋼鑄造工藝配套,鎂橄欖石砂做干砂,其粉料做涂料骨料,鑄件合格率很高,成品質量很好,有利可取。但到該小廠后鑄件是ZG25,輸出方不懂ZG25生產工藝,輸入引進方急盼對方解決,因此探索了好長一段時間才進入生產ZG25鑄件門道,損失不少。

              ④要考慮生產發展因素:上了消失模生產線,沒有考慮生產發展余地,如幾家企業上了消失模生產線,引進管件、抗磨件生產,原考慮一班或二班,后該地區對鑄件要求量急增,需二班或三班生產,生產量的大幅提高暴露了設備沒有后勁,砂冷卻處理能力不足,欲上生產量設備力不從心,拆去可惜又無實力再上生產量大的生產線,欲進不能,欲退不能,勉強支撐了一段時間。沒有確定長遠鑄件業務而上馬。某廠上了一條3000t/年鑄鋼消失模生產線,完成了1/3任務后由于種種原因沒有鑄件生產任務,停機待任務。

              ⑤不宜用消失模鑄造工藝的鑄件:如低鉻鑄鐵磨球,用消失模鑄造低鉻鑄鐵磨球,由于干砂冷速慢,要采用淬火、正火等熱處理才能提高硬度和耐磨性,但性能不及金屬型澆注磨球,金屬型澆注一則可獲得表面碳化物大小形狀分布均勻的鑄造硬殼磨球;二則成本低可采用鑄態正火或霧淬,從而降低成本,泡沫模樣O.03~0.04元/g成本可免除。

              ⑥正確認識科學對待消失模鑄造工藝:有一些人從事砂型鑄造廠,參觀了一些消失模鑄造廠或附近用消失模生產車間,特別是采用簡易消失模鑄造廠家,以為簡單方便,泡沫模樣可以買EPS包裝材料的廢品或板材來切割加工拼粘,涂料自制,三維震實臺自制,真空泵購買,投入消失模生產,折騰了大半年以后還是重新購買消失模鑄造機械設備和白區發泡成型設備而進行生產。

              某高錳鋼鑄造廠完全照搬同行的消失模鑄造襯板、錘頭等,砂箱仿制,箱壁電鉆鉆孔,模樣采用廢舊包裝泡沫材料切割粘接,生產后從來沒有穩定過,因為模樣質量從不劃一。

              綜上所述,凡認真、系統、全面分析,統籌策劃,采用消失模鑄造工藝的大中廠家,均獲得可佳效果。一些中小鑄造廠隨意的上消失模生產工藝往往出現上述情況,事倍功半反而體現不出消失模鑄造工藝的優勢和特點。

              (2)消失模鑄造工藝的不足:

              ①復雜大鑄件,模具制造比較復雜,成本較高,費工費時,一個模具一個鑄件,一次性投資較多。

              ②一個泡沫模樣只能用一次。制作泡沫模樣只能用一個模具,制作泡沫模樣環節周期長,調試費工。

              ③泡沫粒料EPS價格是STMMA(C5 H8)的1/5~1/4,但適用有局限性,后者較貴,對降低鑄件成本不利。

              ④對設計澆注系統的工藝要求較高,才能避免鋁合金的冷隔,灰鑄鐵、球墨鐵鑄件中碳缺陷。

              5低碳鋼使用EPS增碳問題,要通過粒料的改變、工藝的設計才能得以控制,工藝不當極易產生氣孔。

              6工藝系統環環相扣,管理務必要嚴格認真,松懈不得。


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