消失模铸造工艺设计

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1、消失模铸造工艺设计安徽工程科技学院王仲珏教授2007年6月消失模铸造工艺设计一、总论二、制模工艺三、浇注系统设计四、涂料五、填砂与浇注一、总论消失模铸造工艺设计目的：获得表面和内部质量较好的优质铸件。消失模铸造工艺特点：消失模的型腔是实型的，且有泡沫塑料模样，高温浇注时，模样气化消失。消失模铸造优点：精度高、污染小、低成本，可以铸造各种材质、大中小型、形状复杂的铸件。→消失模铸造的产品质量主要决定于：“白区”、“黑区”生产线的方案设计和设备配套水平；消失模铸造工艺及浇注系统设计；消失模涂料的品质和浸涂、烘干工艺。消失模

2、铸造工艺流程为：1）制作泡塑气化模；2）组合浇注系统；3）气化模表面刷、喷特制耐火涂料并烘干；4）将特制隔层砂箱置于振动工作台上；5）填入底砂（干砂）振实，刮平；6）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；7）用塑料薄膜覆盖，放上浇口杯，接真空系统抽真空，干砂紧固成型后，进行浇注，气化模气化消失，金属液取代其位置；8）释放真空，待铸件冷凝后翻箱，从松散的砂中取出铸件。二、制模工艺目前，消失模模样所用的原材料主要有可发泡聚苯乙烯（EPS）、可发泡聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)、苯乙烯和甲基丙烯酸甲醋的共

3、聚物（STMMA）等。EPS模样发气量低，残留物量少，密度小、气化迅速、价格适中等优点，但EPS模样容易引起铸铁件表面产生光亮碳缺陷和使铸钢件表面增碳，而采用EPMMA模样对解决增碳、皱皮、黑渣等缺陷非常有效，但是，EPMMA的发气量大，约是EPS的1.5倍。STMMA是苯乙烯和甲基丙烯酸甲醋的共聚物，兼有前两者的优点。→无论采用哪一种珠粒制模，其制模工艺过程都是相同的。其工艺过程如下：原料→预发泡→珠粒熟化处理→制模→模样的熟化→模样组合（1）原料(EPS、EPMMA、STMMA等)采用聚苯乙烯珠粒，聚苯乙烯塑料具有

4、发气量低，残留物量少，密度小、气化迅速、价格适中等优点。（2）予发泡：聚苯乙烯在制模之前，必须经过予发泡处理，来调整并获得所需的粒度和密度。（3）熟化：予发泡后的珠粒在使用前需在空气中进行十几小时的熟化处理，让空气渗透到珠粒的泡孔内，使其状态稳定，恢复弹性和再膨胀能力。（4）制模：制模在制模机上进行，将熟化后的聚苯乙烯珠粒用压缩空气发送到模具内，通入蒸汽使其软化膨胀，珠粒间受热融合，黏结成型，模具冷却后开模，取出模样。（5）组模：将制成的模样与切割的浇道、浇口等粘接在一起，形成浇注模。三、浇注系统的设计→铸件典型浇注系

5、统由浇口杯（外浇口）、直浇道、直浇道道窝、橫浇道和内浇道等部分组成。能否获得健全的铸件，与浇注系统结构和形式有很大的关系。如果设计不合理，就可能使铸件产生气孔、缩孔和冷隔等缺陷。消失模铸造还会出现特有的皱皮、冷隔状夹杂和铸钢件的渗碳等瑕疵。→浇注系统的设计应该有利于金属液顺利平稳地充满整个型腔，而且具有良好的浮渣和排气能力，以获得无缺陷的优质铸件。消失模浇注系统的位置安放自由，不受起模、合箱、抽芯的限制。因此可以放在最理想的位置上。对各种大、中、小型，各种材质、形状复杂的铸件都适用。→浇注系统设计的原则：保证金属液能充

6、满型腔。（如图1）浇注系统的安排要考虑到模样束在砂箱中的位置，便于填砂紧实。浇注系统的设计要保证模样束的整体强度。内浇道的个数、位置对金属液充型方向的影响。浇注系统多采用简单的形式。金属液压头应超过金属前沿的界面气体压力，以防呛火（反喷）。图1.浇注过程各种压力平衡Ph—砂型对涂料的压力；P气—泡沫塑料分解物气体压力；P金—液态金属对涂料及砂型的压力→浇注位置的设计确定浇注位置在很大程度上着眼于控制铸件的凝固。实现顺序凝固的铸件，可以消除缩孔、缩松，保证获得致密铸件，在这种条件下，浇注位置的确定应有利于安放冒口。埋型操

7、作时，需考虑气化模在砂箱中的合理位置，使它与箱壁之间有合理的距离，即吃砂量。只要具备一定厚度的吃砂量，在抽真空后才能产生足够的强度，形成坚固的铸型，使其能承受住金属液静压力的作用。确定浇注位置时应注意以下几点：重要的加工平面要朝下或垂直放置；模样的大平面应垂直或倾斜放置；尽量将气化模上具有开口部分（如空穴及凹槽等）朝上安放，便于填砂紧实；便于开设浇、冒系统和除渣排气通道；利于造型材料的填充，避免形成死角区；尽量满足凝固原则，就是使截面的横截面积自上而下逐渐增大；模样在砂箱中的位置应有利于干砂充填，尽量避免水平面和水平向

8、下的盲孔。→浇注系统形式的选择按金属液注入铸型（或内浇道）位置的不同，浇注系统可分为以下几种（如图2.所示）：顶注；上（侧）注；下1/3处浇注；阶梯浇注；底注；下雨淋浇注。其中，下1/3浇注较为常用。顶注式浇注系统的优点是，充型时间最短、浇速快，防止塌箱；满足顺序凝固要求，补缩作用好，而且有利于防止浇不足和冷隔缺陷。缺点是难以控制