消失模铸造 ppt课件
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消失模铸造1
2-4 造型与浇注
四、浇注工艺 1、浇注温度 消失模的浇注工艺比普通砂型铸造要复杂得多。 泡沫塑料的气化是吸热反应。
消失模铸造的浇注温度要高于普通铸造的浇注温度。铸铁件20－80 ℃ ， 铸钢件10－40 ℃ ，铸铝件50－80℃。 2、浇注速度 消失模铸造的浇注时间比普通铸造短15%-20%。防止塌箱、浇不足和冷隔。 适宜的浇注速度应使金属液在铸型内得上升速度接近泡沫塑料得气化速度。 3、负压（真空度） 负压的作用：固定干砂，防止铸型崩散和移动；加快排气；提高充型能力。 负压范围：铸铝50－100kPa，铸铁300－400 kPa，铸钢400－500 kPa 负压保持时间：t＝kM2 t－负压时间，min；M－铸件模数，cm
铸造企业到中小铸造企业，消失模铸造的应用范围正 在不断扩大。
2-1 概述
一、消失模铸造的工艺过程 把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模型放入砂箱，四周用
干砂或自硬砂充填紧实，浇注时高温金属液使泡沫塑料模型
热解“消失”，并占据模型所退出的空间，最终获得铸件的 方法。干砂造型消失模工艺过程：
预发泡
造型
发泡成形
1 、可发泡的聚苯乙烯EPS
消失模铸造用的聚苯乙烯珠粒是一种高发泡、硬质、闭孔结构的泡 沫塑料。分子结构是含碳92％，氢8％长链状分子。 对聚苯乙烯的基本要求： （1）发泡剂(戊烷)的合适含量：6.0%-6.5%（最少不得低于5％）。 发泡剂含量决定了泡沫塑料的密度，从而影响铸件的质量。模型 密度大是造成铸件许多缺陷的主要原因。
2-2
泡沫塑料模型
4、模型熟化 将二次发泡成形的模型放在50－70℃的烘干室内强制干 燥5－6h，快速完成模型熟化，使模型尺寸稳定。 5、模型粘结
复杂的铸件模型通常采用分片成形，然后粘结的方法制
2.第1章 消失模铸造
第1章消失模铸造1.1 概述消失模铸造技术是将与料模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在一定条件下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所需铸件的方法。
对于消失模铸造，有多种不同的叫法。
国内主要的叫法有“干砂实型图1-1 消失模模样和铸件铸造”、“ 负压实型铸造”，简称EPC铸造。
国外的叫法主要有：Lost Foam Process (U.S.A)、 P0licastProcess(Italy)等。
与传统的铸造技术相比，消失模铸造技术具有与无伦比的优势，因此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。
1.1.1 国外消失模铸造的发展1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡沫塑料用于铸造的试验，并获得成功,引起了人们极大的兴趣，1958年以专利的形式公布于众，当时称之为“无型腔铸造”。
起初，该法只是用来制造金属雕像等艺术品铸件，以后经过许多实践和探索，1962年西德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发，并在工业上得到应用。
1964年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干砂造型生产消失模铸件的专利。
到了1967年,采用普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功,并在许多国家得到了应用,生产了成千上万吨铸件,但无粘结剂干砂实型铸造却没得到发展,仍处于探索阶段。
在整个六十年代直至七十年代,消失模铸造法仅限于单件小批生产,典型产品是汽车模具、机器底座、艺术品等。
1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱内抽成负压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。
八十年代以前，由于专利的制约，生产中使用无粘结剂干砂消失模铸造受到限制；铸造界与其他产业部门协调不够；由于工艺不当、型砂和涂料不合适以及模型质量不高所导致的实型铸件外观及内在质量不够好，造成了一部分人的等待、观望甚至怀疑的态度，使得消失模铸造法发展缓慢。
1981年以后由于相应专利技术失效，再加上经过几年努力，发泡聚苯乙烯原料珠粒有了很大进步、模型组合粘结剂质量改善、高质量涂料被研制成功等工艺技术的进步，消失模铸造法得以迅速发展，并很快在生产上得到应用。
消失模铸造工艺设计ppt课件-14页文档资料
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（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。
填砂
填充的干砂温度不能高于50℃，特别是经过使 用后的干砂，必须经过冷却处理，与新砂混合 后才能使用。 泡沫塑料模样放入砂箱前，需在砂箱底部预先 放入一层底砂，经振实、挂平，其厚度一般为 100mm左右，再将上好涂料的模样组（带有 浇、冒口）放在上面，边填砂，边紧实。干砂 的充填和紧实过程必须保证干砂能充填到模型 内部的空腔，并具有足够高的紧实密度，在浇 注过程中起支撑作用。
消失模铸造工艺流程图
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。
消失模工艺简介：
• 消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸 件尺寸形状相似的泡沫模型粘结组合成 模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在 干石英砂中振动造型，在负压下浇注， 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型铸造方法。
消失模铸造工艺流程为：
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； （填沙） 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； （浇注） 8）释放真空，待铸件冷凝后翻箱，从松散的砂中取出铸件。
金属精密液态成形技术-第5章消失模铸造
➢ 2007年消失模铸件产量为64.8万吨，居世界第 1位。（其中黑色金属铸件占99.5%，铝合金铸 件占0.5%）。
➢ 2011年消失模铸件产量为150万吨。
➢ 产品主要有汽车配件、工程机械、管件和耐磨 耐热铸件。
➢ 其中铸铁件约占87％； ➢ 铸钢件占12％左右； ➢ 铝铸件不足1％。
➢ 目前我国已形成约95％以上采用国产原辅材料、 国产设备、国内技术为主的生产局面，在短短 十年内EPC厂点已超过百家，其中产量近5年内 平均以20％的比例增加，已形成了一批产量大、 质量好的骨干工厂。
缺点
➢ 实体模样带来的铸件内部质量问题 ➢ 尺寸大的模样较易变形 ➢ 要求产品有相当的批量
5.1.4什么样的零件可选用消失模铸造工艺
（1）美国资料推荐
➢ 大批量生产的零件（10,000件/年以上）。 ➢ 复杂零件（使用2个以上砂芯，尤其是复杂内
腔的铸件，如缸体、缸盖），当然复杂件更有 利，但相应带来技术上的难度也较大。 ➢ 可将分开制造的零件组合起来，成为一个整体 零件进行生产。 ➢ 可代替部分精铸件、压铸件。
（4）模型形状灵活：EPS模型可以是整体的， 也可以是分块制作后胶合成一体，其形状不受限 制，可以做很复杂的铸件。
5.1.3消失模铸造的优缺点
优点
➢ 铸件精度较高(Ra6.3～12.5μm，CT5～CT7) ➢ 无需取模、无分型面、无砂芯 ➢ 工序简单、生产效率高 ➢ 设计自由度大 ➢ 清洁生产 ➢ 投资少、成本低 ➢ 工人劳动强度低、技术熟练程度要求低
➢ 但我们远非铸造强国，其铸件质量和技术管理 水平是今后发展的关键，在EPC生产方面尤为 突出。
5.1.2工艺过程与工艺特征 （1）工艺过程
珠粒
蒸汽
预发泡
➢ 2011年消失模铸件产量为150万吨。
➢ 产品主要有汽车配件、工程机械、管件和耐磨 耐热铸件。
➢ 其中铸铁件约占87％； ➢ 铸钢件占12％左右； ➢ 铝铸件不足1％。
➢ 目前我国已形成约95％以上采用国产原辅材料、 国产设备、国内技术为主的生产局面，在短短 十年内EPC厂点已超过百家，其中产量近5年内 平均以20％的比例增加，已形成了一批产量大、 质量好的骨干工厂。
缺点
➢ 实体模样带来的铸件内部质量问题 ➢ 尺寸大的模样较易变形 ➢ 要求产品有相当的批量
5.1.4什么样的零件可选用消失模铸造工艺
（1）美国资料推荐
➢ 大批量生产的零件（10,000件/年以上）。 ➢ 复杂零件（使用2个以上砂芯，尤其是复杂内
腔的铸件，如缸体、缸盖），当然复杂件更有 利，但相应带来技术上的难度也较大。 ➢ 可将分开制造的零件组合起来，成为一个整体 零件进行生产。 ➢ 可代替部分精铸件、压铸件。
（4）模型形状灵活：EPS模型可以是整体的， 也可以是分块制作后胶合成一体，其形状不受限 制，可以做很复杂的铸件。
5.1.3消失模铸造的优缺点
优点
➢ 铸件精度较高(Ra6.3～12.5μm，CT5～CT7) ➢ 无需取模、无分型面、无砂芯 ➢ 工序简单、生产效率高 ➢ 设计自由度大 ➢ 清洁生产 ➢ 投资少、成本低 ➢ 工人劳动强度低、技术熟练程度要求低
➢ 但我们远非铸造强国，其铸件质量和技术管理 水平是今后发展的关键，在EPC生产方面尤为 突出。
5.1.2工艺过程与工艺特征 （1）工艺过程
珠粒
蒸汽
预发泡
《消失模铸造简介》课件
清理处理
对铸件表面进行清理，去除多余的砂粒和杂物，进行后续加 工处理。
03
消失模铸造材料选择
铸铁
灰铸铁
具有良好的铸造性能和切削加工性能 ，广泛应用于汽车、拖拉机、机床等 机械制造业。
球墨铸铁
具有较高的强度和塑性，适用于制造 受力较复杂、要求承受冲击、耐磨损 的零件。
铸钢
碳素铸钢
具有良好的韧性和塑性，适用于制造要求承受较大载荷和冲击的零件。
未来发展趋势
技术进步
随着技术的不断进步，消失模铸造工艺 将更加成熟，生产效率更高，成本更低
。
智能化发展
随着智能化技术的不断发展，消失模 铸造工艺将逐步实现智能化生产，提
高生产效率和产品质量。
环保要求提高
随着环保要求的不断提高，消失模铸 造工艺将更加注重环保方面的研究和 改进。
应用领域拓展
随着消失模铸造工艺的不断完善和应 用领域的拓展，该工艺将在更多领域 得到应用和推广。
优势分析
高效节能
消失模铸造工艺能够显 著提高生产效率，减少 能源消耗，降低生产成
本。
轻量化设计
由于该工艺能够实现近 净成形，因此可以减少 后续加工量，降统铸造方法难以 实现的复杂结构，提高
产品性能。
环保
该工艺减少了废砂、废 渣的产生，降低了对环
境的污染。
由于塑料泡沫模型在高温下气化消失，不 会对金属零件产生任何残留，因此可以获 得高精度的金属零件。
适用范围广
低成本
消失模铸造技术可以应用于各种金属材料 ，如铸铁、铸钢、铝合金等，适用于生产 各种复杂形状的金属零件。
消失模铸造技术可以大幅度减少材料浪费 和加工成本，提高了经济效益。
消失模铸造的应用领域
对铸件表面进行清理，去除多余的砂粒和杂物，进行后续加 工处理。
03
消失模铸造材料选择
铸铁
灰铸铁
具有良好的铸造性能和切削加工性能 ，广泛应用于汽车、拖拉机、机床等 机械制造业。
球墨铸铁
具有较高的强度和塑性，适用于制造 受力较复杂、要求承受冲击、耐磨损 的零件。
铸钢
碳素铸钢
具有良好的韧性和塑性，适用于制造要求承受较大载荷和冲击的零件。
未来发展趋势
技术进步
随着技术的不断进步，消失模铸造工艺 将更加成熟，生产效率更高，成本更低
。
智能化发展
随着智能化技术的不断发展，消失模 铸造工艺将逐步实现智能化生产，提
高生产效率和产品质量。
环保要求提高
随着环保要求的不断提高，消失模铸 造工艺将更加注重环保方面的研究和 改进。
应用领域拓展
随着消失模铸造工艺的不断完善和应 用领域的拓展，该工艺将在更多领域 得到应用和推广。
优势分析
高效节能
消失模铸造工艺能够显 著提高生产效率，减少 能源消耗，降低生产成
本。
轻量化设计
由于该工艺能够实现近 净成形，因此可以减少 后续加工量，降统铸造方法难以 实现的复杂结构，提高
产品性能。
环保
该工艺减少了废砂、废 渣的产生，降低了对环
境的污染。
由于塑料泡沫模型在高温下气化消失，不 会对金属零件产生任何残留，因此可以获 得高精度的金属零件。
适用范围广
低成本
消失模铸造技术可以应用于各种金属材料 ，如铸铁、铸钢、铝合金等，适用于生产 各种复杂形状的金属零件。
消失模铸造技术可以大幅度减少材料浪费 和加工成本，提高了经济效益。
消失模铸造的应用领域
第2章消失模铸造
第二章
消失模铸造
• 定义：消失模铸造（Lost Foam
Casting）又称气化模铸造（Evaporative Pattern Casting）或实型铸造（Full Mold Casting）。它是采用泡沫塑料模样代替普 通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样 、直接浇入金属液，在高温金属液的作用 下，模样受热气化、燃烧而消失，金属液 取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置， 冷却凝固后即获得所需的铸件。
• 1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱内抽成负 压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。 • 1982年美国首先公开了世界上第一条生产复杂铝铸 件的消失模铸造生产线。至此，消失模铸造作为一 种全新的铸造工艺方法被应用于生产。 • 1990年美国通用汽车公司在Saturu建立了一个年产 5.5万吨的新铸造厂，其中有三条全自动的消失模铸 造生产线，生产铝合金四缸缸体、缸盖和珠光体球 铁曲轴及两种型号的差速器壳体。
图4
美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品
图5
欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件
九、消失模铸造工艺
• 分类： 1. 根据铸型材料分： ①自硬砂消失模铸造 ②无粘结剂干砂消失模铸造 2. 根据浇注条件分： ①普通消失模铸造 ②负压消失模铸造
消失模铸造的工艺过程示意图
图7-15 消失模铸造工艺示意图 1-干砂或旧砂；2-密封塑料薄膜；3，14-干砂或自硬砂；4-冒口；5-模样；6-抽气室； 7-抽气管；8-浇口杯；9-直浇道；10-横浇道；11-有底砂箱；12-金属丝网 13-多孔隔板
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别在于 它所特有的白区与黑区部分。白区指制模工部和模 型组合及涂料烘干工部；黑区指造型浇注工部。 白模制作的工艺流程
消失模铸造
• 定义：消失模铸造（Lost Foam
Casting）又称气化模铸造（Evaporative Pattern Casting）或实型铸造（Full Mold Casting）。它是采用泡沫塑料模样代替普 通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样 、直接浇入金属液，在高温金属液的作用 下，模样受热气化、燃烧而消失，金属液 取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置， 冷却凝固后即获得所需的铸件。
• 1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱内抽成负 压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。 • 1982年美国首先公开了世界上第一条生产复杂铝铸 件的消失模铸造生产线。至此，消失模铸造作为一 种全新的铸造工艺方法被应用于生产。 • 1990年美国通用汽车公司在Saturu建立了一个年产 5.5万吨的新铸造厂，其中有三条全自动的消失模铸 造生产线，生产铝合金四缸缸体、缸盖和珠光体球 铁曲轴及两种型号的差速器壳体。
图4
美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品
图5
欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件
九、消失模铸造工艺
• 分类： 1. 根据铸型材料分： ①自硬砂消失模铸造 ②无粘结剂干砂消失模铸造 2. 根据浇注条件分： ①普通消失模铸造 ②负压消失模铸造
消失模铸造的工艺过程示意图
图7-15 消失模铸造工艺示意图 1-干砂或旧砂；2-密封塑料薄膜；3，14-干砂或自硬砂；4-冒口；5-模样；6-抽气室； 7-抽气管；8-浇口杯；9-直浇道；10-横浇道；11-有底砂箱；12-金属丝网 13-多孔隔板
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别在于 它所特有的白区与黑区部分。白区指制模工部和模 型组合及涂料烘干工部；黑区指造型浇注工部。 白模制作的工艺流程
消失模铸造
一种常见的三维振实台
（4）真空下浇注
型砂紧实后的浇注通常在 真空下进行。抽真空的目的是将砂箱内砂粒 间的空气抽走，使密封的砂箱内部处于负压 状态，因此砂箱内部与外部产生一定的压差。 在此压差的作用下，砂箱内松散流动的干砂 粒可变成紧实坚硬的铸型，具有足够高的抵 抗液态金属作用的压缩强度、剪切强度。抽 真空的另一个作用是可以强化金属液浇注时 泡沫塑料模汽化后气体的排出效果，避免或 减少铸件的气孔、夹渣等缺陷。
珠粒预发、模样成形及组装照片
泡沫塑料模样的材料种类及性能（密度、强度、发气量等）对消 失模铸件的质量具有重大影响。泡沫塑料的种类很多，但能用于 消失模铸造工艺的泡沫塑料种类却较少，目前常用于消失模铸造 工艺的泡沫塑料及其特性如表所示。
名称 英文缩写 强度 发气量 主要热解产物 价格 应用情 况
聚苯乙烯
EPS
较大
较少
分子量较大的毒性芳香烃气体较多、单质碳较多
便宜
广泛
聚甲基丙 烯酸甲酯
PMMA
较小
大
小分子气体较多、单质碳较少
较贵
较广泛
共聚物
EPSPMMA
较小
较大
小分子气体较多、单质碳较少
较贵
较广泛
较理想的泡沫塑料模样材料应具有如下性能
特点：成形性好、密度小、刚性高、具有一 定的强度；较好的机械加工性能，加工时不 易脱珠粒、加工表面光洁；汽化温度较低， 受热作用分解汽化速度快；被液态金属热作 用生成的残留物少、发气量小，且对人体无 害等。
（2）雨淋式加砂
在模样放入砂箱内紧实之 前，砂箱的底部要填入一定厚度的型砂作为 放置模样的砂床（砂床的厚度一般约为 100mm)。然后放入模样，再边加砂、边振动 紧实，直至填满砂箱、紧实完毕。为了避免 加砂过程中因砂粒的冲击使模样变形，由砂 斗向砂箱内加砂常采用柔性管加砂、雨淋式 加砂两种方法。前者是用柔性管与砂斗相接， 人工移动柔性管陆续向砂箱内各部分加砂， 可人为地控制砂粒的落高，避免损坏模样涂 层；后者是砂粒通过砂箱上方的筛网或多管 孔雨淋式加入。雨淋式加砂均匀、对模样的 冲击较小，是生产中常用的加砂方法。
第2章消失模铸造(课堂PPT)
用
1.应用的铸件合金种类 铝合金、特种铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、 特种铸钢、普通碳钢、低碳钢及不锈钢。
2.应用成功典型铸件 （1）抗磨铸件－磨球、衬板、锤头
13
高铬铸铁衬板
磨球
14
• （2）耐热铸件
高铬镍耐热耐蚀合金料框 高铬耐热耐磨铸件炉篦子
• 1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡 沫塑料用于铸造的试验 ；1958年以专利的形式公 布于众，当时称之为“无型腔铸造”。1962年西 德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发， 并在工业上得到应用。 1964年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干 砂造型生产消失模铸件的专利。到了1967年,采用 普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功。
5.采用无任何粘结剂的干砂造型，消除了水、粘结剂和附加物 带来的铸造缺陷。
6.易于实现机械化、自动化生产，由于工序的减少和必需设备 的简化，使投资减少。
7.节材、节能，旧砂回用率可达95%以上，不需要像粘土砂生 产线那样的砂处理成套设备。
8.铸件成本可降低10%～40%（铸钢件成本可降低40%左右，铸
15
烟台宏源特种铸造厂生产的耐热钢铸件
16
• （3）其他特型铸件
17
18
19
20
图4 美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品
21
图5
欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件
22
九、消失模铸造工艺
• 分类： 1. 根据铸型材料分：
①自硬砂消失模铸造 ②无粘结剂干砂消失模铸造
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别在于
它所特有的白区与黑区部分。白区指制模工部和模 型组合及涂料烘干工部；黑区指造型浇注工部。
1.应用的铸件合金种类 铝合金、特种铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、 特种铸钢、普通碳钢、低碳钢及不锈钢。
2.应用成功典型铸件 （1）抗磨铸件－磨球、衬板、锤头
13
高铬铸铁衬板
磨球
14
• （2）耐热铸件
高铬镍耐热耐蚀合金料框 高铬耐热耐磨铸件炉篦子
• 1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡 沫塑料用于铸造的试验 ；1958年以专利的形式公 布于众，当时称之为“无型腔铸造”。1962年西 德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发， 并在工业上得到应用。 1964年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干 砂造型生产消失模铸件的专利。到了1967年,采用 普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功。
5.采用无任何粘结剂的干砂造型，消除了水、粘结剂和附加物 带来的铸造缺陷。
6.易于实现机械化、自动化生产，由于工序的减少和必需设备 的简化，使投资减少。
7.节材、节能，旧砂回用率可达95%以上，不需要像粘土砂生 产线那样的砂处理成套设备。
8.铸件成本可降低10%～40%（铸钢件成本可降低40%左右，铸
15
烟台宏源特种铸造厂生产的耐热钢铸件
16
• （3）其他特型铸件
17
18
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图4 美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品
21
图5
欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件
22
九、消失模铸造工艺
• 分类： 1. 根据铸型材料分：
①自硬砂消失模铸造 ②无粘结剂干砂消失模铸造
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别在于
它所特有的白区与黑区部分。白区指制模工部和模 型组合及涂料烘干工部；黑区指造型浇注工部。
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39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
ห้องสมุดไป่ตู้
▪
消失模铸造简介
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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资源丰富、易加工、较高的抗压强度。
• 缺点：易使铸件产生增碳缺陷。
• 应用：铝合金、灰铁及普通碳钢件。
• EPMMA的特点： • 优点： • 非挥发残留物极少，铸件不易产生增碳缺陷； • 模样的尺寸稳定性比EPS好。 • 缺点：发气量较大；价格昂贵；同密度的刚
度不如EPS模料。 • 应用：铸铁、低碳钢、不锈钢件。
第二章
消失模铸造
• 定义：消失模铸造（Lost Foam
Casting）又称气化模铸造（Evaporative Pattern Casting）或实型铸造（Full Mold Casting）。它是采用泡沫塑料模样代替普 通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样 、直接浇入金属液，在高温金属液的作用 下，模样受热气化、燃烧而消失，金属液 取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置， 冷却凝固后即获得所需的铸件。
• 悬浮剂：钠基膨润土或活化膨润土、粘土、CMC、 聚乙烯醇、糖浆、木质素磺酸钙；PVB、有机改 性膨润土、钠基膨润土或锂基膨润土等。
缸体的整体制模与缸套镶嵌工艺
图7-14 消失模模样组装实例
• 复杂分片：对复杂泡沫模样往往要借助计 算机三维设计进行多个模块的曲面分片。 各模片在粘接时，借用粘接胎膜完成模片 的曲面精确粘接。
• 模片的粘接设计 • 泡沫模片胶粘剂分为两大类：热熔胶和冷
粘胶。粘合方式有手工粘接和机械胶合两 种。
图4 美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品
图5
欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件
九、消失模铸造工艺
• 分类： 1. 根据铸型材料分：
①自硬砂消失模铸造 ②无粘结剂干砂消失模铸造
2. 根据浇注条件分： ①普通消失模铸造
②负压消失模铸造
消失模铸造的工艺过程示意图
图7-15 消失模铸造工艺示意图 1-干砂或旧砂；2-密封塑料薄膜；3，14-干砂或自硬砂；4-冒口；5-模样；6-抽气室； 7-抽气管；8-浇口杯；9-直浇道；10-横浇道；11-有底砂箱；12-金属丝网 13-多孔隔板
• 作为“二十一世纪的铸造技术”，消失模铸造与普 通砂型铸造法比较，有如下优点：
1.简化了模型，无需起模。
2.铸件尺寸精度和表面光洁度显著提高。
3.简化了工艺，填砂的过程就是造型的过程，使劳动强度和劳 动条件大幅度的改善，相同产量的情况下，对工人的技术熟 练程度要求降低。
4.带有孔或者内腔的铸件不需要下芯。
加热时珠粒的膨胀与熔接
发泡成型工艺过程控制
1.预热 • 模具安装完毕后，要将它预热到100℃左右。
2.填料 • 往模腔充填泡沫珠粒的方法有：手工填料、
料枪射料和真空吸料等，其中料枪射料最 普遍。
模型成形加料
加料方式
自然加料 加料方式
强制加料
手工加料
真空加料
通压缩空 气加料
手动料枪
• 在模具上开注料口，应遵循的原则为：进 料顺，排气畅，受阻小，使泡沫模样充填 紧实，密度均匀。
• STMMA模料的性能介于以上二者之间，应 用广泛。比如球铁件、耐热合金铸铁件、各 种铸钢件、灰铁件、铜合金件。
预发泡
• 目的：为了获得低密度、孔径致密均匀的 泡沫塑料模或板材，可发性聚苯乙烯珠粒 在成形发泡之前，必须经过预发泡、干燥 和在空气中停放使其稳定（即熟化）的阶 段。
• 在低于玻璃化温度时，发泡剂会向外慢慢 的逃逸，但珠粒并不膨胀，只有当温度上 升到高于珠粒的玻璃化转变温度时，珠粒 处于高弹态可以发生软化变形时，发泡剂 由于温度的升高，迅速气化膨胀，使珠粒 体积迅速长大，变成一种闭孔、有共用珠 壁的蜂窝状结构，密度大幅度降低。
型时模样变形； • ③提高铸件表面质量和使用性能，利于铸
件落砂、清理； • ④对于铝合金铸件，尤其是薄壁铝合金铸
件，涂料应有良好的保温绝热作用。
（2）涂料要求
• ①透气性。好
• 可采取将不同种类和粒度的耐火骨料进行合理搭配； • 选用有机粘结剂； • 加入适量的氧化剂。
• ②润湿性和粘附性；好
• 可添加表面活性剂
美国消失模铸造发展的三个阶段
• 六、消失模铸造的工艺特点
与传统的砂型铸造相比，大量生产的消失模铸 造有如下工艺特征： 1.一个与铸件形状完全一致、尺寸大小只差金属 收缩量的泡沫塑料模型保留在铸型内，形成“实 型”铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型（即 “空型”）。 2.其砂型为无粘结剂、无水份、无任何附加物的 干石英砂。
25℃； ②熟化时间：跟预发泡珠粒的湿度和密度
有关。
预发珠粒的密度越低，熟化时间越长；
预发珠粒的湿度越大，熟化的时间也越长。
EPS预发泡珠粒熟化时间参考值
堆积密度 15 （kg/m3）
最佳熟化 48-72 时间/h
最小熟化 10 时间/h
20 25
24-48 10-30
5
2
30 40 5-25 3-20 0.5 0.4
八、消失模铸造的应用
1.应用的铸件合金种类 铝合金、特种铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、 特种铸钢、普通碳钢、低碳钢及不锈钢。
2.应用成功典型铸件 （1）抗磨铸件－磨球、衬板、锤头
高铬铸铁衬板
磨球
• （2）耐热铸件
高铬镍耐热耐蚀合金料框 高铬耐热耐磨铸件炉篦子
烟台宏源特种铸造厂生产的耐热钢铸件
• （3）其他特型铸件
EPS预发泡后珠粒
预发珠粒的熟化
• 目的：使预发泡珠粒具备弹性有再膨胀能力， 在模样发泡之前，须进行熟化。
（1）熟化机理：熟化就是把刚发泡的珠粒放 置几个小时以上，让空气渗透到珠粒的泡孔 内，使珠粒变得干燥有弹性，增加模样成型 时的膨胀能力和模样成型后抵抗外压变形、 收缩的能力。
（2）影响熟化的主要因素 ①熟化温度：最合适的熟化温度是20－
2.模样生产的工艺流程
零件图 熟化
成型
检验
模样 组合
干燥
出模 冷却
3.消失模铸造用的原材料
• 可发性聚苯乙烯（EPS） • 可发性聚甲基丙烯酸酯（EPMMA） • 苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯共聚树脂
（STMMA）
发气量
发气速度
• EPS的特点： • 优点：密度小、气化迅速、残留物少、
• 1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱内抽成负 压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。
• 1982年美国首先公开了世界上第一条生产复杂铝铸 件的消失模铸造生产线。至此，消失模铸造作为一 种全新的铸造工艺方法被应用于生产。
• 1990年美国通用汽车公司在Saturu建立了一个年产 5.5万吨的新铸造厂，其中有三条全自动的消失模铸 造生产线，生产铝合金四缸缸体、缸盖和珠光体球 铁曲轴及两种型号的差速器壳体。
模样用粘结剂的种类与选择
要求： • 足够的粘结强度； • 快干性能好； • 软化和气化点低，气化完全，残留物少； • 干燥后呈柔软的薄层； • 无毒、对泡沫塑料无腐蚀。
（1）乳液型粘结剂（冷粘胶） • ①聚醋酸乙烯乳液及聚醋酸改性乳液
• 特点：粘结强度高、价格低、无毒、来源 方便；耐水性差、抗蠕变性差、快干性较 差。
• 1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡 沫塑料用于铸造的试验 ；1958年以专利的形式公 布于众，当时称之为“无型腔铸造”。1962年西 德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发， 并在工业上得到应用。 1964年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干 砂造型生产消失模铸件的专利。到了1967年,采用 普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功。
• 一般采用喷水冷却的方法将模具冷却到40-50℃或 更低。
成型后，在模 具的水冷腔内 通水对模型冷 却，然后打开 模具取出模型。
发泡成型的工艺过程
5.顶出
• 水气叠加压力推模法 • 机械顶杆取模法 • 真空吸盘取模法
水与压缩空气的叠加压力推模法
卧式成型机机械顶杆顶模示意图
卧式成型机吸盘取模过程
• 泡沫塑料模样的分片 • 简单分片：对泡沫模样进行简单分割，分割面为
平面。各个模片成型后，可用手工粘接方法，将2 片模片组成整体；
排气管泡沫模样 的分片
泡沫模样的简单分片 a)双联炉篦条 b)三通管
复杂零件的泡沫模样 a)分成4个模片的缸盖模样 b)数十件模片集成的泡沫模样
水平分片时的曲轴箱封实处理工艺
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别在于
它所特有的白区与黑区部分。白区指制模工部和模 型组合及涂料烘干工部；黑区指造型浇注工部。
白模制作的工艺流程
原 预 熟 蒸缸
料
发 泡
化
成型机
浇冒系 统粘接
浸涂涂料 干燥
备用埋箱造型
模样不仅决定着铸件的外部质量，对铸件的内部 质量也有重要影响。
1.消失模铸造对模样材料的主要要求： • 模样表面必须光滑； • 气化温度和发气量低； • 气化完全、残留物少、毒性低； • 密度低、刚度和表面刚性好； • 能承受机械加工，同时又要容易机械加工。
模样的发泡成形
• 模样的发泡成形大致可分为四个工序，如图所示
消失模模样的成形过程
发泡成型
• 发泡成型的目的在于将一次预发的松散珠粒填入 一定形状和尺寸的模具中，再次加热进行二次发 泡，形成与模具形状和尺寸一致的整体模样。
• 发泡成型的工艺过程：蒸汽通过气塞进入预发珠 粒的颗粒间隙，赶走空气和水，同时加热预发珠 粒，使它的表面再次加热到热变形软化区，内部 剩余发泡剂预热膨胀，压力增加，使珠粒二次膨 胀并在界面融合，形成一个整体。在这个过程中， 通入的蒸汽也会向发泡珠粒内部渗透，加速二次 发泡的过程。
• 成形发泡工艺
• 成形发泡的温度一般为113－120℃，发泡 时间在几秒到20min之间。用压机气室成形 的时间为几秒到2min；用蒸缸发泡成形的 时间为5－20min。压机气室的成形压力一 般为0.2－0.4MPa。
• 缺点：易使铸件产生增碳缺陷。
• 应用：铝合金、灰铁及普通碳钢件。
• EPMMA的特点： • 优点： • 非挥发残留物极少，铸件不易产生增碳缺陷； • 模样的尺寸稳定性比EPS好。 • 缺点：发气量较大；价格昂贵；同密度的刚
度不如EPS模料。 • 应用：铸铁、低碳钢、不锈钢件。
第二章
消失模铸造
• 定义：消失模铸造（Lost Foam
Casting）又称气化模铸造（Evaporative Pattern Casting）或实型铸造（Full Mold Casting）。它是采用泡沫塑料模样代替普 通模样紧实造型，造好铸型后不取出模样 、直接浇入金属液，在高温金属液的作用 下，模样受热气化、燃烧而消失，金属液 取代原来泡沫塑料模样占据的空间位置， 冷却凝固后即获得所需的铸件。
• 悬浮剂：钠基膨润土或活化膨润土、粘土、CMC、 聚乙烯醇、糖浆、木质素磺酸钙；PVB、有机改 性膨润土、钠基膨润土或锂基膨润土等。
缸体的整体制模与缸套镶嵌工艺
图7-14 消失模模样组装实例
• 复杂分片：对复杂泡沫模样往往要借助计 算机三维设计进行多个模块的曲面分片。 各模片在粘接时，借用粘接胎膜完成模片 的曲面精确粘接。
• 模片的粘接设计 • 泡沫模片胶粘剂分为两大类：热熔胶和冷
粘胶。粘合方式有手工粘接和机械胶合两 种。
图4 美国Intermet Foundry公司消失模铸造产品
图5
欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件
九、消失模铸造工艺
• 分类： 1. 根据铸型材料分：
①自硬砂消失模铸造 ②无粘结剂干砂消失模铸造
2. 根据浇注条件分： ①普通消失模铸造
②负压消失模铸造
消失模铸造的工艺过程示意图
图7-15 消失模铸造工艺示意图 1-干砂或旧砂；2-密封塑料薄膜；3，14-干砂或自硬砂；4-冒口；5-模样；6-抽气室； 7-抽气管；8-浇口杯；9-直浇道；10-横浇道；11-有底砂箱；12-金属丝网 13-多孔隔板
• 作为“二十一世纪的铸造技术”，消失模铸造与普 通砂型铸造法比较，有如下优点：
1.简化了模型，无需起模。
2.铸件尺寸精度和表面光洁度显著提高。
3.简化了工艺，填砂的过程就是造型的过程，使劳动强度和劳 动条件大幅度的改善，相同产量的情况下，对工人的技术熟 练程度要求降低。
4.带有孔或者内腔的铸件不需要下芯。
加热时珠粒的膨胀与熔接
发泡成型工艺过程控制
1.预热 • 模具安装完毕后，要将它预热到100℃左右。
2.填料 • 往模腔充填泡沫珠粒的方法有：手工填料、
料枪射料和真空吸料等，其中料枪射料最 普遍。
模型成形加料
加料方式
自然加料 加料方式
强制加料
手工加料
真空加料
通压缩空 气加料
手动料枪
• 在模具上开注料口，应遵循的原则为：进 料顺，排气畅，受阻小，使泡沫模样充填 紧实，密度均匀。
• STMMA模料的性能介于以上二者之间，应 用广泛。比如球铁件、耐热合金铸铁件、各 种铸钢件、灰铁件、铜合金件。
预发泡
• 目的：为了获得低密度、孔径致密均匀的 泡沫塑料模或板材，可发性聚苯乙烯珠粒 在成形发泡之前，必须经过预发泡、干燥 和在空气中停放使其稳定（即熟化）的阶 段。
• 在低于玻璃化温度时，发泡剂会向外慢慢 的逃逸，但珠粒并不膨胀，只有当温度上 升到高于珠粒的玻璃化转变温度时，珠粒 处于高弹态可以发生软化变形时，发泡剂 由于温度的升高，迅速气化膨胀，使珠粒 体积迅速长大，变成一种闭孔、有共用珠 壁的蜂窝状结构，密度大幅度降低。
型时模样变形； • ③提高铸件表面质量和使用性能，利于铸
件落砂、清理； • ④对于铝合金铸件，尤其是薄壁铝合金铸
件，涂料应有良好的保温绝热作用。
（2）涂料要求
• ①透气性。好
• 可采取将不同种类和粒度的耐火骨料进行合理搭配； • 选用有机粘结剂； • 加入适量的氧化剂。
• ②润湿性和粘附性；好
• 可添加表面活性剂
美国消失模铸造发展的三个阶段
• 六、消失模铸造的工艺特点
与传统的砂型铸造相比，大量生产的消失模铸 造有如下工艺特征： 1.一个与铸件形状完全一致、尺寸大小只差金属 收缩量的泡沫塑料模型保留在铸型内，形成“实 型”铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型（即 “空型”）。 2.其砂型为无粘结剂、无水份、无任何附加物的 干石英砂。
25℃； ②熟化时间：跟预发泡珠粒的湿度和密度
有关。
预发珠粒的密度越低，熟化时间越长；
预发珠粒的湿度越大，熟化的时间也越长。
EPS预发泡珠粒熟化时间参考值
堆积密度 15 （kg/m3）
最佳熟化 48-72 时间/h
最小熟化 10 时间/h
20 25
24-48 10-30
5
2
30 40 5-25 3-20 0.5 0.4
八、消失模铸造的应用
1.应用的铸件合金种类 铝合金、特种铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、 特种铸钢、普通碳钢、低碳钢及不锈钢。
2.应用成功典型铸件 （1）抗磨铸件－磨球、衬板、锤头
高铬铸铁衬板
磨球
• （2）耐热铸件
高铬镍耐热耐蚀合金料框 高铬耐热耐磨铸件炉篦子
烟台宏源特种铸造厂生产的耐热钢铸件
• （3）其他特型铸件
EPS预发泡后珠粒
预发珠粒的熟化
• 目的：使预发泡珠粒具备弹性有再膨胀能力， 在模样发泡之前，须进行熟化。
（1）熟化机理：熟化就是把刚发泡的珠粒放 置几个小时以上，让空气渗透到珠粒的泡孔 内，使珠粒变得干燥有弹性，增加模样成型 时的膨胀能力和模样成型后抵抗外压变形、 收缩的能力。
（2）影响熟化的主要因素 ①熟化温度：最合适的熟化温度是20－
2.模样生产的工艺流程
零件图 熟化
成型
检验
模样 组合
干燥
出模 冷却
3.消失模铸造用的原材料
• 可发性聚苯乙烯（EPS） • 可发性聚甲基丙烯酸酯（EPMMA） • 苯乙烯－甲基丙烯酸甲酯共聚树脂
（STMMA）
发气量
发气速度
• EPS的特点： • 优点：密度小、气化迅速、残留物少、
• 1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱内抽成负 压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。
• 1982年美国首先公开了世界上第一条生产复杂铝铸 件的消失模铸造生产线。至此，消失模铸造作为一 种全新的铸造工艺方法被应用于生产。
• 1990年美国通用汽车公司在Saturu建立了一个年产 5.5万吨的新铸造厂，其中有三条全自动的消失模铸 造生产线，生产铝合金四缸缸体、缸盖和珠光体球 铁曲轴及两种型号的差速器壳体。
模样用粘结剂的种类与选择
要求： • 足够的粘结强度； • 快干性能好； • 软化和气化点低，气化完全，残留物少； • 干燥后呈柔软的薄层； • 无毒、对泡沫塑料无腐蚀。
（1）乳液型粘结剂（冷粘胶） • ①聚醋酸乙烯乳液及聚醋酸改性乳液
• 特点：粘结强度高、价格低、无毒、来源 方便；耐水性差、抗蠕变性差、快干性较 差。
• 1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡 沫塑料用于铸造的试验 ；1958年以专利的形式公 布于众，当时称之为“无型腔铸造”。1962年西 德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发， 并在工业上得到应用。 1964年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干 砂造型生产消失模铸件的专利。到了1967年,采用 普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功。
• 一般采用喷水冷却的方法将模具冷却到40-50℃或 更低。
成型后，在模 具的水冷腔内 通水对模型冷 却，然后打开 模具取出模型。
发泡成型的工艺过程
5.顶出
• 水气叠加压力推模法 • 机械顶杆取模法 • 真空吸盘取模法
水与压缩空气的叠加压力推模法
卧式成型机机械顶杆顶模示意图
卧式成型机吸盘取模过程
• 泡沫塑料模样的分片 • 简单分片：对泡沫模样进行简单分割，分割面为
平面。各个模片成型后，可用手工粘接方法，将2 片模片组成整体；
排气管泡沫模样 的分片
泡沫模样的简单分片 a)双联炉篦条 b)三通管
复杂零件的泡沫模样 a)分成4个模片的缸盖模样 b)数十件模片集成的泡沫模样
水平分片时的曲轴箱封实处理工艺
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别在于
它所特有的白区与黑区部分。白区指制模工部和模 型组合及涂料烘干工部；黑区指造型浇注工部。
白模制作的工艺流程
原 预 熟 蒸缸
料
发 泡
化
成型机
浇冒系 统粘接
浸涂涂料 干燥
备用埋箱造型
模样不仅决定着铸件的外部质量，对铸件的内部 质量也有重要影响。
1.消失模铸造对模样材料的主要要求： • 模样表面必须光滑； • 气化温度和发气量低； • 气化完全、残留物少、毒性低； • 密度低、刚度和表面刚性好； • 能承受机械加工，同时又要容易机械加工。
模样的发泡成形
• 模样的发泡成形大致可分为四个工序，如图所示
消失模模样的成形过程
发泡成型
• 发泡成型的目的在于将一次预发的松散珠粒填入 一定形状和尺寸的模具中，再次加热进行二次发 泡，形成与模具形状和尺寸一致的整体模样。
• 发泡成型的工艺过程：蒸汽通过气塞进入预发珠 粒的颗粒间隙，赶走空气和水，同时加热预发珠 粒，使它的表面再次加热到热变形软化区，内部 剩余发泡剂预热膨胀，压力增加，使珠粒二次膨 胀并在界面融合，形成一个整体。在这个过程中， 通入的蒸汽也会向发泡珠粒内部渗透，加速二次 发泡的过程。
• 成形发泡工艺
• 成形发泡的温度一般为113－120℃，发泡 时间在几秒到20min之间。用压机气室成形 的时间为几秒到2min；用蒸缸发泡成形的 时间为5－20min。压机气室的成形压力一 般为0.2－0.4MPa。