A. 消失模的鑄造工藝
1、泡塑珠粒的選用:
消失模鑄造專用的泡沫珠粒有三種。
①可發性聚苯乙烯樹脂珠粒(簡稱EPS);
②可發性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒(簡稱STMMA); ③可發性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒 (簡稱EPMMA)。
常用可發性聚苯乙烯樹脂珠粒(EPS),用於鑄造有色金屬、灰鐵及一般鋼鑄。
珠粒特點:半透明珠粒,預發泡倍數40~60,粒徑為0.18~0.80亳米(6種尺寸),
一般選用的原始珠粒的粒徑小於或等於鑄件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10。
2、模型製作: 有兩種情況:
◎由泡塑珠粒製作:予發泡——熟化——發泡成型——冷卻出模
①予發泡
EPS珠粒在加入模具前,要先進行予發泡,以使珠粒膨脹到一定尺寸。 予發泡過程決定了模型的密度、尺寸穩定性及精度,是關鍵環節之一。適用於EPS珠粒予發泡的方法有三種:熱水予發泡、蒸汽予發泡和真空予發泡。真空予發泡的珠粒發泡率高,珠粒乾燥,應用較多。
②熟化
經予發泡的EPS珠粒放置在乾燥、通風的料倉中一定時間。以便使珠粒泡孔內外界壓力平衡,使珠粒具有彈性和再膨脹能力,除去珠粒表面的水分。熟化時間在8~48小時。
③發泡成型
將予發泡且熟化的EPS珠粒填充到金屬模具的型腔內,加熱,使珠粒再次膨脹,填滿珠粒間的空隙,並使珠粒間相互融合,形成平滑表面,即模型。出模前必須進行冷卻,使模型降溫至軟化溫度以下,模型硬化定形後,才能出模。出模後還應有模型乾燥及尺寸穩定的時間。設備有蒸缸及自動成形的成型機兩種。
◎由泡塑板材製作:泡塑板材——電阻絲切割——粘結——模型
對簡單模型,可利用電阻絲切割裝置,將泡塑板材切割成所需的模型。
對復雜模型,首先用電阻絲切割裝置,將模型分割成幾個部分,然後進行粘,使之成為整體模型。
3、模型組合成簇:
是將自行加工好(或外購)的泡塑模型與澆冒口模型組合粘結在一起,形成模型簇,這種組合有時在塗料前進行,有時在塗層制備後埋箱造型時進行。是消失模(實型)鑄造不可缺少的一道工序。
目前使用的粘結材料:橡膠乳液、樹脂溶劑和熱熔膠及膠帶紙。
4、模型塗層:
實型鑄造泡塑模型表面必需塗一層一定厚度的塗料,形成鑄型內殼。其塗層的作用是為了提高EPS模型的強度和剛度,提高模型表面抗型砂沖刷能力,防止加砂過程中模型表面破損及振動造型及負壓定型時模型的變形,確保鑄件的尺寸精度。
外購的消失模鑄造專用塗料,在塗料攪拌機內加水攪拌,使其得到合適的粘度。攪拌後的塗料放入容器內,用浸、刷、淋和噴的方法將模型組塗覆。一般塗兩遍,使塗層厚度為0.5 ~ 2mm。據鑄件合金種類、結構形狀及尺寸大小不同選定。塗層在40~50℃下烘乾。
5、振動造型:
我們介紹常用的一種造型方法(兩種方法之一)。
其工序包括如下工序:砂床制備——放置EPS模型——填砂——密封定型
①砂床制備
將帶有抽氣室的砂箱放在振動台上,並卡緊。底部放入一定厚度的底砂(一般砂床厚度在50~100mm以上),振動緊實。
型砂為無粘結劑、無填加物、不含水的干石英砂。黑色金屬溫度高,可選用較粗的砂,鋁合金採用較細砂子。型砂經處理後要反復使用。
砂箱為單面開口、設有抽氣室或抽氣管、起吊或行走機構的砂箱。
②放置EPS模型
振實後,其上據工藝要求放置EPS模型組,並培砂固定。
③填砂
加入干砂(幾種加砂方法),同時施以振動(X、Y、Z三個方向),時間一般為30~60秒,使型砂充滿模型的各個部位,且使型砂的堆積密度增加。
④密封定型
砂箱表面用塑料薄膜密封,用真空泵將砂箱內抽成一定真空,靠大氣壓力與鑄型內壓力之差將砂粒「粘結」在一起,維持鑄型澆注過程不崩散,稱之為「負壓定型。較為常用。
6、澆注置換
EPS模型一般80℃左右軟化,420~480℃時分解。分解產物有氣體、液體及固體三部分。熱分解溫度不同,三者含量不同。
實型鑄造澆注時,在液體金屬的熱作用下,EPS模型發生熱解氣化, 產生大量氣體,不斷通過塗層型砂,向外排放,在鑄型、模型及金屬間隙內形成一定氣壓,液體金屬不斷地佔據EPS模型位置,向前推進,發生液體金屬與EPS模型的置換過程。置換的最終結果是形成鑄件。
澆注操作過程採用慢——快——慢。並保持連續澆注,防止澆注過程斷流。澆後鑄型真空維持3~5分鍾後停泵。澆注溫度比砂型鑄造的溫度高30~50℃。
7、冷卻清理
冷卻後,實型鑄造落砂最為簡單,將砂箱傾斜吊出鑄件或直接從砂箱中吊出鑄件均可,鑄件與干砂自然分離。分離出的干砂處理後重復使用。
B. 最先進的鑄造方法是什麼
1. 消失模鑄造,也稱作負壓實型鑄造(EPC),是國際上最先進的鑄造工藝之一。它以可發性聚苯乙烯(EPS)為原料製作泡沫模型,通過有效組合並根據砂箱體積合理設計模型束。模型束經專用塗料塗刷並烘乾後,埋入不含水分、粘結劑或其他附加劑的干砂中,在微震緊實後,於適當的負壓條件下進行金屬液體的澆注。這種方法生產的鑄件具有表面光潔度高、尺寸精確、無飛邊毛刺等優點。
2. 消失模鑄造工藝的優點包括:
- 鑄件尺寸和形狀的精確度高,具有良好的復印性,具備精密鑄造的特點;
- 取消了砂芯和制芯工段,消除了由制芯和下芯過程引起的鑄造缺陷和廢品;
- 不需要合箱和取模,大幅簡化了造型工藝,消除了由此引起的鑄造缺陷和廢品;
- 採用無粘結劑、無水分、無添加物的干砂造型,消除了由水分、添加物和粘結劑引起的鑄造缺陷和廢品;
- 大大簡化了砂處理系統,型砂可全部重復使用,取消了型砂制備工段和廢砂處理工段;
- 落砂過程極其容易,大幅降低了落砂的工作量和勞動強度;
- 鑄件無飛邊毛刺,使清理打磨工作量減少超過50%;
- 可在理想位置設置合理形狀的澆冒口,不受分型和取模等傳統因素的限制,減少了鑄件的內部缺陷;
- 負壓澆注更有利於液體金屬的充型和補縮,提高了鑄件的組織緻密度;
- 組合澆注,一箱多件,大大提高了鑄件的工藝出口率和生產效率。