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消失模铸造的制作方法及工艺过程

铸造技术是国家工业的基础技术，随着技术发展和-进步，为满足新时代要求，各种特种消失模铸件技术应运而生。消失模铸造技术，有造型设计简单灵活、铸件可控精度高、能实现绿色生产和降低批量生产成本等优点，故而成为研究热点。但是它目前亦有一定缺点，由于它使用的是干砂，而干砂的传热速率相对较慢，这就导致铸件冷却和散热的速度也相对较缓慢，故而可能导致金属液结晶的晶粒要比砂型铸造的铸件晶粒粗大，同时铸件组织的致密度也较低，同种材质耐磨材料的铸件在耐磨性等方面的指标也相对较低，这些突出问题是消失模铸造发展的极大障碍。针对以上问题，结合消失模铸造自身的工艺特点，本课题选择在施加额外的机械振动条件下浇铸高铬铸铁和高锰钢，研究机械振动对两种材料的显微组织及性能的影响，并进一步研究了振动参数中振幅对振动消失模铸造的铸件显微组织及性能的影响，进而优化生产中的振动参数，为工业化生产做技术上的准备。

消失模铸造(Lostfoamcasting，LFC)，又称实型铸造，国内主要的叫法还有“干砂实型铸造”“负压实型铸造”，是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，经过浸涂耐火涂料(起强化、光洁、透气作用)并烘干后，埋在干石英砂中三维振动造型，浇铸造型砂箱在负压状态下浇入熔化的金属液，使高分子材料模型受热气化抽出，进而被液体金属取代冷却凝固后形成铸件的一次性成型新型铸造方法。
消失模铸造的铸造原理决定了它相对传统铸造工艺的优越性，可以充分适应现代工业对绿色环保、快速批量生产的严苛要求，成为新世纪应用较广的高新技术，被称为“21世纪绿色铸造技术”，带代表了一种未来铸造技术的改进方向和发展趋势。一般的可将消失模铸造工艺过程归纳为4大过程，分别为制造泡沫模型、涂料、铸造及砂处理，根据各个过程的工艺特点及工作内容习惯上分别称为白区、黄区、黑区及砂处理。
毛坯铸造各步骤主要内容为：1）模样制作(白区)：目前可用于消失模铸造的模样材料主要有可发性聚苯乙烯(简称EPS)、可发性聚甲基丙烯酸甲酷(简称EPMMA)、可发性苯乙烯与甲基丙烯酸甲酷共聚树脂(简称STMMA)，首先要根据铸件材质及对铸件的质量要求来选择泡沫材料的种类，再根据铸件的较小壁厚选择泡沫珠粒的尺寸。
泡沫塑料模样制作方法可以分为板材加工和模具发泡成形。板材加工是将泡沫塑料板材通过电热丝切割，或铣、锯、车、刨、磨削机械加工，或手工加工，然后胶合装配成所学的泡沫塑料模样。发泡泡沫模样制造的工艺过程为：原始珠粒一预发泡一干燥、熟化一发泡成形一模样。板材加工适用于单件小批量生产大中型模样。发泡成工艺则用于成批大量生产时制作泡沫模样。
(2)涂料(黄区)：消失模涂料在造型、金属液填充与凝固过程中，始终与高温金属液、干砂及模样接触、相互作用，其性能好坏将直接影响消失模铸件的质量。涂料可以防止铸件产生茹砂，提高泡沫塑料模样的刚度防止模样变，形进而保证铸件尺寸精度，有助于泡沫模样热解的气体和液体产物顺利地通过涂层并经铸型排到型外，进而防止铸件产生气孔、夹渣及炭黑等缺陷。这就要求涂料具有较高的耐火性和化学稳定性，较好的透气性，较好的强度和刚度，良好的工艺性能，如较好的润湿性、粘附性和涂挂性等。涂料一般由耐火材料粘结剂载体(溶剂)、表面活性剂(悬浮剂、触变剂)以及-添加剂组成。
单相电机壳涂料的涂挂大都采用浸涂法或浸、淋结合的方法，此外还有刷涂、喷涂、流涂法。浸涂法具有生产效率高、节省涂料、涂层均匀等优点，但由于泡沫模样密度小且本身强度不高，浸涂时浮力大，易导致模样变形或断裂，因而要采取适当的浸涂工艺。涂挂后要进行涂料的烘干，涂料烘干受泡沫塑料软化温度的-，所以一般采用55℃以下的气氛中烘干2-10小时。烘干时要注意空气的流动，以降低湿度，提高烘干效率。
(3)铸造(黑区)：黑区主要工作分为a.造型，即在真空系统(真空系统的作用是将砂箱的空气抽走使密封砂箱内部处于负压状态，进而固定干砂且将泡沫模样热解过程中产生的热解产物吸出，加快金属液前沿的推进速度，此外有助于改善工作环境)的真空砂箱下采用具有良好透气性和流动性可多次使用后保持原来性能的型砂(普通硅砂或者宝珠砂)采用柔性管加砂或者雨淋式加砂来填砂(具体过程包括底部砂床准备、放置模样簇、填砂振动等步骤)，然后通过振动紧实。b.浇铸及冷却凝固，消失模铸造在浇铸时由于金属液泡沫塑料模样铸型三者的相互作用，使它的浇铸工艺比普通砂型铸造复杂得多。首先由于泡沫模样的存在，浇铸过程消耗大量的热能，因此浇铸温度比普通砂型铸造要高30~50℃。再次消失模铸造浇铸过程一般采取慢一快一慢的浇铸方式，一开始为了防止反喷，接着要防止浇铸不足，然后要防止金属液外溢。然后一定范围内适当提高真空度，有助于提高金属液的流动性，进而提高浇铸质量，但真空度太高也易带来一些渗透茹砂等缺陷。
(4)砂处理：浇铸结束后，关闭真空阀，待铸件冷凝后翻箱，取出铸件。具体步骤为筛分输送机筛出合格型砂一链式提升机一卧式冷却机冷却型砂(水冷+风冷)一斗式提升机一储存造型干砂(同时除尘器除去型砂储)。
泊头市井刘光明机械厂（http://www.btgmjx.com）位于汽车模具之乡、铸造名城——泊头市，主营项目：铸件毛坯、电机壳、消失模铸件铸造加工一体的机械加工企业，主要生产工序有消失模发泡造型工序，消失模蒸气烘干工序，消失模涂层工序，砂箱造型工序，中频电炉熔化工序，浇铸机浇铸工序，清砂抛丸清理工序等。

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