第2章消失模铸造

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。
白模制作的工艺流程
原 预 熟 蒸缸
料
发 泡
化
成型机
浇Hale Waihona Puke Baidu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。
• 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。
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。
2.模样生产的工艺流程
零件图 铸件图 模样图 模具图 模具
EPS
预发泡
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、
• 一、消失模铸造的实质
• 将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料替代普 通模型
• 埋在干石英砂或自硬砂等中振动造型
• 不取出模样，直接浇入金属液，使模型气 化
为什么叫消失模？
• 二、消失模铸造的工艺流程
图1 消失 模铸造工 艺过程图
图1 传统砂型铸造与消失模铸造工序对比
• 三、国外消失模铸造的发展简史
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 铁件可降低10～20%左右）。
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
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。
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
• 3.浇注时，泡沫塑料模型在高温液体金属作 用下不断分解气化，产生金属—模型的置 换过程，而不象传统“空型”铸造是一个 液体金属的填充过程。制作一个铸件，就 要“消失”掉一个泡沫塑料模型。 4.泡沫塑料模型可以分块成形再进行粘结组 合。模型形状（即铸件形状）基本不受任 何限制。
七、消失模铸造的优点
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。
• 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。
• 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。
• 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。