樹脂砂消失模鑄造工藝應用

1、工藝與工裝ningxiajixie© 1994-2010 china .academic journal electronic publishing house. all rights reserved. hhpm'工藝與工裝ningxiajixie寧夏長城須峙鑄造股份有限公司朱勁松西北軸承集團股份有限公司杜天僥摘 要 通過消失模鑄件的生產實踐，在樹脂矽消失模鑄it的工藝制作、生產工藝上積*了經檢。本 文立點在涂料的應用及樹脂砂消失模鑄遺的工藝制作上進行了採討和總姑關鍵調消失模鈴逵聚苯乙烯塑料涂料粘砂工藝樹脂砂© 1994-2010 china .academic

2、journal electronic publishing house. all rights reserved. hhpm'工藝與工裝ningxiajixie© 1994-2010 china .academic journal electronic publishing house. all rights reserved. hhpm'工藝與工裝ningxiajixie1消失橫鑄造工藝簡介消失模鑄造是采用泡沫聚苯乙烯塑料模型代替 普通木模型,造型后不用取出模樣，直接澆人金屬液, 在灼熱的金屬液的熱作用下，泡沫塑料氣化燃燒而消 失，金屬液取代了泡沫塑料所占的空間位置

3、，冷卻凝 固后形成鑄件的一種鑄造工藝。目前國內外在消失模 鑄造方法上主要采用干砂負壓法、樹脂砂造型法。我 公司采用的是樹脂砂造型法。2采用消失模鑄造技術的優(yōu)勢對于單件小批及交貨期急短的鑄件定貨，多數 鑄造企業(yè)出于生產成本高、交貨期無法滿足的原因不 愿生產，存在市場空缺。由于采用消失模生產技術可 極大的降低模樣成本，提高勞動生產率，因此特別適 合這類鑄件的生產。3消失模鑄造的特點3.1消失模鑄造工藝不分型、不起模、無活塊、 基本無砂芯、不需要造型工序中的制芯合箱兩大過 程，方便了鑄造工序，降低了鑄造成本。3.2白于消失模的材料聚苯乙烯價格便宜，加 工性能好，粘結方便且快速可靠，因而較大的降低了

4、模樣成本，縮短了制模周期，很適合急短件。3.3由于消失模鑄造工藝的不分型、不起模、不 下芯，大大簡化了成品車間消除毛剌的過程。3.4由于消失模復雜的充型過程及難以穩(wěn)定控 制的表面皺皮碳黑等缺陷,造成消失模傅件尺寸精度 及表面粗糙度均不如樹脂砂鑄件，阻礙了消失模的廣 泛應用。3.5在消失模鑄造中，由于不起模，涂料只能涂 刷在模樣表面上，而普通砂型鑄造則涂刷在模樣所形 成的空腔表面上。由于普通涂料與消失模材料不潤 濕，粘結術牢固，常常會出現(xiàn)造型過程中涂層大剝 落現(xiàn)象，嚴重時會產生嚴重粘砂，甚至加工面夾雜涂 料皮現(xiàn)象。因此消失模必須采用專用涂料，絕對不能 采用其他涂料代替。3.6造成消失模生產丄藝與

5、普通砂型鑄造的差 異是消失模熱解氣體的反阻壓力如圖1所示。清失模欖樺圖1反阻壓力使金屬液在直澆道內呈有壓流動，因此 消失模鑄造在充型過程中液態(tài)金屬每抵達一層內澆 道都會從該澆道注入型腔,而普通砂型鑄造在充型過 程中液態(tài)金屬在直澆道中呈無壓流動。只有當直澆道 中金屬液靜壓頭在直澆入口建立時，液態(tài)金厲才能沿 該層內澆道注入?？梢娤ｈT造的充型過程直接受 到聚苯乙烯的熱分解和逸出過程的制約。72-中寧夏機械2002. 2 +4通過生產實踐我們認為要聯(lián)得質絞好的消失模鑄件,應在以下幾個方面引起足夠的重視4.1消失模涂料的性能要求(1) 抗粘砂性能由于消失模模樣材質柔軟,造型時型砂不能夠充 分緊實，砂

6、型間的空隙度高，高溫鐵水注入后,在靜壓 力的作用下會滲人這些空隙而產生粘砂現(xiàn)象。在普通 砂型鑄造中，由于涂料是在砂型上刷涂的，因此涂料 可以滲入這些空隙中堵塞空洞，提離砂型的強度，滅 輕鑄件的粘砂現(xiàn)象。而在消失模鑄造中，由于不起模, 涂料只能涂刷在模樣表面上，涂料不能滲人緊實不 好的型砂孔隙中,造成消失模粘砂傾向比普通砂型鑄 造嚴重。因此在消失模鑄造中應使用耐火度較高的防 粘砂涂料，如錯英粉及鋁磯土涂料，并增加涂層厚 度。(2) 涂料層應具有很好的透氣性消失模涂料對透氣性的要求和普通砂型涂料不 同，普通砂型涂料要求透氣性要小，以防止型芯產生 的氣體侵人鐵液中，而消失模則希望在模樣氣化裂解 時,

7、氣化的產物及裂解產生的液態(tài)產物應能通過涂料 層順利滲出。因此采用普通砂型涂料無法獲得外觀質 量良好的消失模鑄件。應采用具有良好透氣性的商品 消失模涂料。(3) 涂料應對模樣有較好的附著性涂料對模樣良好的附著性可有效的提高模樣的 強度和剛度，減少由于搬運、填砂緊實時由于涂層開 裂、剝離引起的鑄件粘砂及夾雜現(xiàn)象。生產實踐表明 密度高的骨料涂層強度大，對模捧的附著性好不易開裂。4.2消失模的鑄造工藝(1) 澆注位置及分型面應合理的選擇。+寧夏機械2002. 2 +(2) 工藝為防止模樣在造型時發(fā)生變形應采取 的措施:重要機加面及要求較高部位應放在下面或側 面,以滅少燃燒殘渣對重要部位的不利彩響。由于

8、聚 苯乙烯模樣強度低,易受壓變形、損壞,因此還要認真 考慮模樣的結構應有利于填砂。應盡量使模樣最大面 積的接觸造型平臺。分型面的選擇應按造型時能夠平 穩(wěn)放置于造型平臺、易于填砂的原則選取，對造型時 不能平穩(wěn)放置的模樣，工藝應設計泡沫塑料或木制墊 板，對于填砂面較小的模樣可作成組合模，采用邊造 型邊粘接組合的生產工藝。(3) 消失模的鑄造工藝應在砂型上設置比普通 砂型鑄造更多的出氣眼(模樣兩側砂教及上部砂 層)。出氣眼的大小應在20mm,氣眼間隔 200mm 300mm,氣眼深度距模樣 80mm 100mm (盡量避免與模樣相通，以免因燃燒產生碳渣缺陷，如 必須設置明氣眼,應設置在不直接影響鑄件

9、表面質童 的冒口、集渣包、橫澆道尾端上)。實踐證明有出氣眼 的鑄件比無出氣眼的鑄件鑄造表面要光潔。而且設覽 大量明出氣眼，可滅輕型腔內氣體的反壓力，避免由 于氣體通過澆注系統(tǒng)從澆口杯反噴而造成對澆注工 人的傷害。(4) 澆注系統(tǒng)的設計1) 澆注速度的設定消失模鑄造的澆注速度應比一般鑄造的澆注速 度更快，內澆道截面積更大，澆口盆應具有足夠的鐵 水容量。因為泡沫塑料的氣化分解是吸熱反應，使鐵 水的熱損耗大于普通鑄造。因此必須采用高溫高速的 澆注方法。該方法可瞬時提供較多的熱量以彌補由 于模樣氣化分解時所造成的鐵水熱損耗,使鐵水始終 保持足夠的流速，降低鐵水中液態(tài)產物的粘度，使其 能夠充分滲出砂層獲

10、得較好的鑄件，文獻報道在美國 普遍采用150kg/s的澆注速度。生產實踐中我們通過 采用120kg/s的澆注速度及1400x 1410y的澆注 溫度，獲得了良好的鑄件表面質童。2) 澆注方式的設計消失模鑄造要求鐵水的充型應盡量平穩(wěn)，因此, 消失模的澆注方式一般采用底注開放式及階梯澆 注。生產中也發(fā)現(xiàn)采用澆注速度更快的頂注式可以更 明顯的減少碳黑缺陷提高鑄件的表面質。通過生產 實踐認為，頂注式適用于高度較小的消失模鑄件。設 計內稅口時必須考慮鑄件的難以充型的部位及薄壁73 處(這些部位極易產生碳渣缺陷)對于平板類鑄件易 采用平干傾斜澆注方式并在傾斜一端放置集渣官口, 可有效的防止大平面上的碳渣缺

11、陷。床身類鑄件易采 用底注及階梯澆注，模樣較高時優(yōu)選階梯澆注；厚大 鑄件易采用階梯或頂注式;澆注系統(tǒng)采用開放式。3) 挽注靜壓頭的選擇由于聚苯乙烯氣化時產生大量的氣體,型腔瞬時 反阻壓力很大，如果靜壓頭較低當反阻壓力與鐵水靜 壓力平衡時，金屬液瞬時停止流動，如此反復呈脈動 流動全產生皺皮缺陷。如超過鐵水靜壓力，會造成液 態(tài)金屬從澆口杯沖出飛濺傷人。因此消失模鑄造的靜 壓頭應比普通鑄造高。同時高的金屬靜壓力能夠促進 模樣分解的液態(tài)產物對涂層的滲透可提高鑄件的表 面質董,生產實踐表明對于中大型鑄件靜壓頭高度應 大于 300mmo -4) 澆注方法澆注過程中要保證澆口杯始終充滿不快澆,后期 適當緩澆

12、，以保持鐵水平穩(wěn)充滿。澆注過程切不可中 斷，同時及時引燃排氣眼以加速型腔排氣。4.3消失模造型工藝(1) 消失模造型應采用手工填砂方式，尤其是薄 壁及結構復雜易變形的模樣,嚴禁一開始就采用拋砂 機直接向模樣流砂。為手工填砂方便及有足夠的對易 粘砂的部位的型砂緊實，應減少固化劑的加入*，延 長型砂的硬化時間。緊實度不足是消失模鑄件產生粘 砂的重要原因,增加涂層厚度并不能從根本上解決粘 砂問題，工藝制作及施工時，重點考慮易粘砂部位緊 實操作的可操作性。(2) 造型時首先用手將樹脂砂把底注式系統(tǒng) 均勻覆蓋，對模樣中細長或貫通的孔穴應放置芯鐵， 并對模樣所有的凹穴孔洞認真填砂緊實，填砂時應里 外同時填

13、砂,保證砂層均勻上升,確保模樣受力均勻， 填砂過程中施工員應經常檢測一些重要尺寸及時調 整填砂方法及緊實力度，當模樣的1/3 1/2部分被 型砂掩埋及固定后，再安放砂箱填砂造型，手工搗砂 過程中切勿用力過猛造成模樣變形。不易緊實的部位 須用手仔細緊實以保證砂型具有校離的緊實度。造型 過程中操作者應注意避免由于踩踏、按壓模樣而造成 模樣的變形或損壞。(3) 消失模件細長孔極易產生粘砂問題，制作工 藝時應對加工余進行合理選擇,加工孔宜徑盡趨 向成型陶管直徑。采用在加工孔預埋陽管的操作方拄 以解決粘砂冋題。(4) 厚大件由于泡沫塑料使用量大，加上涂層厚 度較厚透氣性差極易產生渣孔的現(xiàn)象。在當前國產鑄

14、 造用泡沫塑料質量不過關的悄況下，一味強調不取模 樣整體埋入砂型直接澆注的方法是不可取的,對于很 厚大及造型的鑄件應考慮采用掏空模樣的辦法或采 用木制框架與消失模材料結合的方法。5結論(1) 樹脂砂消失模鑄造應使用與聚苯乙烯材料 相潤濕且抗粘砂性能好的專用涂料。(2) 樹脂砂消失模鑄造工藝應采用澆注系統(tǒng)開 放的高溫快速澆注工藝。(3) 針對鑄件的結構，合理選用頂注、底注、階 梯澆注工藝(4) 樹脂砂消失模鑄造工藝設計必須考慮填砂 緊實操作的方便性。(5) 采用去除聚苯乙烯模樣的樹脂砂造型方法 有利于獲得質量良好的鑄件。參考文獻：1梁光澤實型鑄造m.機械工藝出版社，(收稿日 ib： 2002 - 03 - 19)© 1994-2010 china .academic journal electronic publishing house. all rights reserved. hhpm'工藝與工裝ningxiajixie