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。
蒸 缸 发 泡
成 形 机 发 泡
铣 、 车 、 刨 、 磨
电 热 丝 切 割 加 工
修 削 、 磨 削 加 工
泡 沫 塑 料 模 样 的 成 形 方 法 如 图 所 示
铸 件 模 样
泡 沫 板 材
组装粘合成铸件模样 （b）板材加工成形
(a)模具发泡成形
采用蒸缸式发泡成形模具及成形后的泡沫塑料模样照片
消失模铸造的涂料技术

① ②
③
泡沫塑料模样及其浇注系统组装成形后，通常都 要上涂料。涂料在消失模铸造工艺中具有十分重 要的控制作用： 涂层将金属液与干砂隔离，可防止冲砂、粘砂等 缺陷； 浇注充型时，涂层将模样的热解产物气体快速导 出，可防止浇不足、气孔、夹渣、增碳等缺陷产 生； 涂层可提高模样的强度和刚度，使模样能经受住 填砂、紧实、抽真空等过程中力的作用，避免模 样变形。
消失模铸造铸造涂料

根据分散介质（溶剂）的不同，消失模铸造涂料又可分 为水基涂料和有机溶剂快干涂料两大类。
几种典型的消失模铸造水基涂料配方（配方中耐火材料为100%） 成分/%
序 木素 号 石英 锆英 铝矾土墨铅粉白铅铅粉 膨润 纸浆 白胶 磺酸 石棉 附加 水 粉 粉 粉 膏 土 纤维 物 钙 1 10 2 10 3 80 70~80 10~20 10 90 6 6~8 10 2 若干 适 量
消失模铸造
消失模铸造原理
消失模铸造（EPC）为美国1958年专利， 1962年开始应用，又称实型铸造（FMC） 和汽化模铸造(EFC)，其原理是用泡沫 塑料模样（包括浇冒口）代替普通模 样紧实造型，造好型后不取出模样就 浇入金属液，在灼热液态金属的热作 用下，泡沫塑料汽化、燃烧而消失， 金属液取代了原来泡沫塑料模所占的 空间位置，冷却凝固后即可获得所需 要的铸件。消失模铸造工艺过程如动 画所示。

①
② ③
④ ⑤
为了获得高质量的消失模铸件，消失模 铸造涂料应具有如下性能： 良好的透气性（模样受热汽化生成的气 体容易通过涂层，经型砂之间的间隙由 真空泵强行抽走）； 较好的涂挂性（涂料涂挂后能在模样表 面获得一层厚度均匀的涂层）； 足够的强度（常温下能经受住搬运、紧 实时的作用力使涂层不会剥落，高温下 能抵抗金属液的冲刷作用力）； 发气量小（涂料层经烘干后，在浇注过 程中与金属液作用时产生的气体量小）； 低温干燥速度快（低温烘干时，干燥速 度快，不会产生龟裂、结壳等现象）。

①
② ③
根据振动维数的不同，消失模铸造振 动紧实台的振动模式可分为一维振动、 二维振动、三维振动3种。研究表明： 三维振动的填充和紧实效果最好，二 维振动在模样放置和振动参数选定合 理的情况下也能获得满意的紧实效果， 一维振动通常被认为适于紧实结构较 简单的模样； 在一维振动中，垂直方向振动比水平 方向振动效果好； 当垂直方向与水平方向两种振动的振 幅和频率均不相同或两种振动存在一 定相位差时，所产生的振动轨迹有利 于干砂的填充和紧实。
应用
铸铁件 厚大铸铁件
4
5
100
100
1.5
2
6
4~5 0.5
铸钢件
厚大铸钢件
消失模铸造的黑区技术
消失模铸造的黑区包括加砂、造型、浇注、清理及 型砂处理等部分。消失模铸造黑区工艺流程—在线 播放—优酷网，视频高清在线观看 （1）消失模铸造用砂 消失模铸造通常采用五粘结剂 的石英散砂来填充、紧实模样，砂粒的平均粒度一 般为AFS25~45。粒度过细，有碍于浇注时塑胶残 留物的逸出；粗砂粒则会造成金属液渗入，使得铸 件表面粗糙。砂子粒度分布集中较好（最好都在一 个筛号上），以便保证型砂的高透气性。
消失模铸造的白区技术
泡沫塑料模样通常采用两种方法制成：一种
是采用商品泡沫塑料板料（或块料）切削加 工、粘接成形为铸件模样；另一种是商品泡 沫塑料珠粒预发后，经模具发泡成形为铸件 模样。消失模铸造、白区工艺、消失模铸造 视频—在线播放—优酷网，视频高清在线观 看。
商品珠粒
珠粒预发泡 预发泡珠粒熟化 机 械 加 工 手 工 加 工
消失模铸造的关键技术
根据工艺特点，消失模铸造可分为如下几个
部分：一是泡沫塑料模样的成形加工及组装 部分，通常称为白区 ；二是造型、浇注、清 理及型砂处理部分，又称为黑区；三是涂料 的制备及模样上涂料、烘干部分，也称为黄 区。消失模铸造的关键技术包括制造泡沫模 样的材料及模具失模铸造
消失模铸造的工艺过程

整个消失模铸造过 程包括：制造模样、 模样组合（模片之 间及其与浇注系统 等的组合）、涂料 及其干燥、填砂及 紧实、浇注、取出 铸件等工序。

① ② ③
④
与砂型铸造相比，消失模 铸造方法具有如下主要特 点： 铸件的尺寸精度高、表面 粗糙度低。 增大了铸件结构设计的自 由度。 简化了铸件生产工序，提 高了劳动生产率容易实现 清洁生产。 减少材料消耗，降低了铸 件成本。
（5）型砂的冷却
消失模铸件落砂后的型砂 温度很高，由于是干砂，其冷却速度相对也 较慢，对于规模较大的流水生产的消失模铸 造车间，型砂的冷却是消失模铸造正常的关 键，型砂的冷却设备是消失模铸造车间砂处 理系统的主要设备。用于消失模铸造型砂的 冷却设备主要有振动沸腾冷却设备、振动提 升冷却设备、砂温调节器等。常把振动沸腾 冷却或振动提升冷却作为初级振动沸腾冷却 设备、振动提升冷却设备、砂温调节器，而 把砂温调节器作为最终砂温的调节设备，以 确保待使用的型砂的温度不高于40~50℃。
（3）型砂的振动紧实
消失模铸造中干砂的 加入、填充和紧实是得到优质铸件的重要工 序。砂子的加入速度必须与砂子紧实过程相 匹配，如果在紧实开始前将全部砂子都加入， 肯定会造成变形。砂子填充速度太快会引起 变形；但砂子填充太慢会造成紧实过程时间 过长，生产速度降低，并可能促使变形。消 失模铸造中型砂的紧实一般采用振动紧实的 方式，紧实不足会导致浇注时铸型壁塌陷、 胀大、粘砂和金属液渗入，而过度振动会使 模样变形。振动紧实应在加砂过程中进行， 以便使砂子充入模型束内部空腔，并保证砂 子足够紧实而又不发生变形。