消失模工艺的流程

　　消失模铸造又称实型铸造，是将与铸件尺寸形状相同的泡沫模型粘接结成模型簇，刷耐火涂料并烘干后，埋在干砂中振动造型，在真空负压下浇铸，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新兴铸造方法，是目前铸造行业中最为“绿色环保”的铸造工艺，也是二十一世纪铸造业的发展趋势。国外的消失模铸造工艺发展的步伐稍微领先于国内，但并不意味着国内消失模铸造的水平不够。放眼国内消失模铸造行业，无论铸造企业的设备先进与否、企业文化是否相同，但以工艺为核心的思想，仍是行业之魂，它影响着消失模铸造业与模具制造业的未来。

消失模铸造工艺流程

1、制作泡塑白模，组合浇注系统，气化模表面刷、喷特制耐高温涂料并烘干。

2、将特制隔层砂箱置于振动工作台上，填入底砂(干砂)振实，刮平，将烘干的气化模放于底砂上，填满干砂，微振适当时间刮平箱口。

3、用塑料薄膜覆盖，放上浇口杯，接真空系统吸真空，干砂紧固成型后，进行浇注，白模气化消失，金属液取代其位置。

4、释放真空，待铸件冷凝后翻箱，从松散的干砂中取出铸件。

消失模铸造工艺流程控制

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泡塑珠粒的选用:

1、消失模铸造专用的泡沫珠粒有三种。

①可发性聚苯乙烯树脂珠粒(简称EPS);

②可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒(简称STMMA);③可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒(简称EPMMA)。

2、常用可发性聚苯乙烯树脂珠粒(EPS)，用于铸造有色金属、灰铁及一般钢铸。

3、珠粒特点:半透明珠粒，预发泡倍数40~60，粒径为0.18~0.80亳米(6种尺寸)，

4、一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9~1/10。

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模型制作:

1、由泡塑珠粒制作:予发泡--熟化--发泡成型--冷却出模。

①予发泡

EPS珠粒在加入模具前，要先进行予发泡，以使珠粒膨胀到一定尺寸。予发泡过程决定了模型的密度、尺寸稳定性及精度，是关键环节之一。适用于EPS珠粒予发泡的方法有三种:热水予发泡、蒸汽予发泡和真空予发泡。真空予发泡的珠粒发泡率高，珠粒干燥，应用较多。②熟化

经予发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中一定时间。以便使珠粒泡孔内外界压力平衡，使珠粒具有弹性和再膨胀能力，除去珠粒表面的水分。熟化时间在8~48小时。

③发泡成型

将予发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必须进行冷却，使模型降温至软化温度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后还应有模型干燥及尺寸稳定的时间。设备有蒸缸及自动成形的成型机两种。

2、由泡塑板材制作:泡塑板材--电阻丝切割--粘结--模型。对简单模型，可利用电阻丝切割装置，将泡塑板材切割成所需的模型。对复杂模型，首先用电阻丝切割装置，将模型分割成几个部分，然后进行粘，使之成为整体模型。

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模型组合成簇:

是将自行加工好(或外购)的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模(实型)铸造不可缺少的一道工序。

目前使用的粘结材料:橡胶乳液、树脂溶剂和热熔胶及胶带纸。

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模型涂层:

实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳。其涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和刚度，提高模型表面抗型砂冲刷能力，防止加砂过程中模型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形，确保铸件的尺寸精度。外购的消失模铸造专用涂料，在涂料搅拌机内加水搅拌，使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内，用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍，使涂层厚度为0.5~2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不同选定。涂层在40~50℃下烘干。

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振动造型:

我们介绍常用的一种造型方法(两种方法之一)。其工序包括如下工序:砂床制备--放置EPS模型--填砂--密封定型。

①砂床制备

将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在50~100mm以上)，振动紧实。型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。黑色金属温度高，可选用较粗的砂，铝合金采用较细砂子。型砂经处理后要反复使用。砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。

②放置EPS模型

振实后，其上据工艺要求放置EPS模型组，并培砂固定。

③填砂

加入干砂(几种加砂方法)，同时施以振动(X、Y、Z三个方向)，时间一般为30~60秒，使型砂充满模型的各个部位，且使型砂的堆积密度增加。

④密封定型

砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散，称之为“负压定型。较为常用。

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浇注置换

EPS模型一般80℃左右软化，420~480℃时分解。分解产物有气体、液体及固体三部分。热分解温度不同，三者含量不同。实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下，EPS模型发生热解气化，产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压，液体金属不断地占据EPS模型位置，向前推进，发生液体金属与EPS模型的置换过程。置换的最终结果是形成铸件。浇注操作过程采用慢--快--慢。并保持连续浇注，防止浇注过程断流。浇后铸型真空维持3~5分钟后停泵。浇注温度比砂型铸造的温度高30~50℃。

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冷却清理

冷却后，实型铸造落砂最为简单，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。分离出的干砂处理后重复使用。

消失模铸造优点

1、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

2、不合箱、不取模，铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点，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，铸件的表面光洁度高;

3、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%;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;

4、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;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;可减轻铸件重量，可以取消拔模斜度，

5、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;

6、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;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;

7、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;

8、落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度;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;

9、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;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;

10、铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少50%以上;减少了加工余量，降低了机加工成本。

消失模铸造缺点和局限性

1、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。

2、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。

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、铸件的批量:批量越大，经济效益越可观。

如何控制消失模铸造工艺中铸件的气孔缺陷

1、选择适宜的模型材料

采用共聚泡沫模型材料，由于共聚物是拉链式分解，一次性气化程度高，液相比例小，小分子气体很容易从涂层溢出，白模密度在强度和光洁度保证的前提下尽可能小一些，减少发气总量，浇注系统采用空心直浇道并加设过滤器，对金属液进行机械挡渣、吸附梳流，使充型更平稳。

2、浇注系统及保温冒口的使用

内浇道的开设要利于合金的顺利平稳快速充型，不形成死角区，在铸件的顶部设置大气压力保温冒口，集渣补缩于一体，相关部位设置随形隔砂冷铁，实现铸件的顺序凝固，把金属液内的气体、渣质及气化残留物快浮到冒口部位，减少气孔、渣孔、缩孔产生的几率。

3、提高涂料的透气性

耐火骨料的粒度要适宜，采用复合粘结剂悬浮剂，配制的涂料具有高低温强度好、耐磨损、易涂刷、不开裂、排气能力强、透气性好、烧结均匀、开箱易脱落剥离，不与金属液润湿剂及化学反应，一般铸件涂刷2遍，涂层厚度2mm左右。消失模涂料的质量管理十分关键。在大量生产时，定期检查涂料的透气性，及时调整骨料的粒度。由于涂料的粘结剂、悬浮剂中含有机物质，夏秋季节特别应该注意涂料的发酵酶变，合格的铸件离不开最佳的涂料，控制涂料的质量不可轻心。

4、浇注温度要适宜

由于消失模的充型过程中药放热汽化泡沫，钢铁的浇注温度较砂型铸造高30-50℃。金属液与泡沫的热作用受热浇注温度的制约，浇注温度适宜热解充分，模样的热解产物主要呈小分子气态，在负压场的作用下容易排除型腔，当浇注温度低时，模样的热解不充分，液相残留物会堵塞涂料层，热解气体排出受阻，型腔内形成反压力，充型流动性由此下降，再加上凝固速度快，液体附近的气渣来不及浮集到冒口内，生成气孔的几率增大，当然浇注温度要与冶炼的材料匹配，以避免因温度高或底而产生的其他铸造缺陷。

5、合理的浇注位置

铸件的最佳浇注位置是充型时获得良好的气化条件及排气条件，便于气化除渣，选择立浇或斜浇，也即遵循侧表面积最大化的原则，浇注系统应具备档渣集气及补缩功能。

6、合理的浇注工艺和负压度

消失模的浇注工艺师以充满浇杯封闭直浇口为原则，如果浇注稳定中间的速度忽快忽慢，会使充型造成剧烈的紊乱并在型腔内剧烈沸腾，将来不及气化的泡沫包在合金液体内形成气孔，特别不允许暴露直浇道使渣、气侵入，理想的浇注速度是金属液的充型速度等于或略小于模型的气话速度。

自从上世纪九十年代以来，中国的消失模铸造犹如雨后春笋，展现出蓬勃的生机，众多铸造厂家纷纷学习和致力于消失模铸造这一块，随着这股热情过后，一部分具有生产技术和实力的铸造厂家继续驰骋在这块肥沃的土地上，另一部分铸造厂家逐渐退出消失模铸造行业，究其原因，可以从以下几个方面进行概括:首先，引进消失模铸造不够慎重,缺少专业人才，缺乏对消失模铸造的深入了解，缺少完整的可行性分析报告，就盲目立项;其次，部分铸造厂所购进的设备和模具自身就不能满足其产品工艺和性能的要求;最后，就是只顾追求利益的最大化，发图纸与多个模具厂家进行联系，选择报价最低的模具厂家，铸造厂家和模具厂家均未对产品进行潜在的工艺失效分析，盲目投入，导致产品稳定性差、生产成本高、合格率低。