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                                  消失模工藝介紹

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                                  來源:
                                  2013/03/19 14:55
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                                    1958年,美國的H.F.shroyer發明了用可發性泡沫塑料模樣制造金屬鑄件的專利技術并取得了專利(專利號USP2830343)。最初所用的模樣是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的.采用粘土砂造型,用來生產藝術品鑄件。采用這種方法,造型后泡沫塑料模樣不必起出,而是在澆入液態金屬后聚苯乙烯在高溫下分子裂解而讓出空間充滿金屬液,凝固后形成鑄件。1961年德國的Grunzweig和Harrtmann公司購買了這一專利技術加以開發,并在1962年在工業上得到應用。采用無粘結劑干砂生產鑄件的技術由德國的H.Nellen和美國的T.R.Smith于1964年申請了專利。由于無粘結劑的干砂在澆注過程中經常發生坍塌的現象,所以1967年德國的A.Wittemoser采用了可以被磁化的鐵丸來代替硅砂作為造型材料,用磁力場作為"粘結劑"。這就是所謂"磁型鑄造"。1971年,日本的Nagano發明了V法(真空鑄造法),受此啟發,今天的消失模鑄造在很多地方也采用抽真空的辦法來固定型砂。在1980年以前使用無粘結劑的干砂工藝必須得到美國"實型鑄造工藝公司"(Full Mold Process,Inc)"的批準。在此以后,該專利就無效了。因此,近20年來消失模鑄造技術在全世界范圍內得到了迅速的發展。
                                   
                                  消失模鑄造工藝的特點
                                   
                                  1.鑄件精度高
                                   
                                    消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的新工藝,該工藝無需取模、無分型面、無砂芯,因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度,并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。鑄件表面粗糙度可達Ra3.2至12.5μm;鑄件尺寸精度可達CT7至9;加工余量最多為1.5至2mm,可大大減少機械加工的費用,和傳統砂型鑄造方法相比,可以減少40%至50%的機械加工間。
                                   
                                  2.設計靈活
                                   
                                    為鑄件結構設計提供了充分的自由度??梢酝ㄟ^泡沫塑料模片組合鑄造出高度復雜的鑄件。
                                   
                                  3.無傳統鑄造中的砂芯
                                   
                                    因此不會出現傳統砂型鑄造中因砂芯尺寸不準或下芯位置不準確造成鑄件壁厚不均。
                                   
                                  4.清潔生產
                                   
                                    型砂中無化學粘結劑,低溫下泡沫塑料對環境無害,舊砂回收率95%以上。
                                   
                                  5.降低投資和生產成本
                                   
                                    減輕鑄件毛坯的重量,機械加工余量小。
                                   
                                    消失模鑄造工藝與其他鑄造工藝一樣,有它的缺點和局限性,并非所有的鑄件都適合采用消失模工藝來生產,要進行具體分析。主要根據以下一些因素來考慮是否采用這種工藝。1.鑄件的批量 批量越大,經濟效益越可觀。2.鑄件材質 其適用性好與差的順序大致是:灰鑄鐵--非鐵合金--普通碳素鋼--球墨鑄鐵--低碳鋼和合金鋼;通過必要的準備以不致使工藝實驗、調試周期過長。3.鑄件大小 主要考慮相應設備的使用范圍(如振實臺,砂箱)。4.鑄件結構 鑄件結構越復雜就越能體現消失模鑄造工藝的優越性和經濟效益,對于結構上有狹窄的內腔通道和夾層的情況,采用消失模工藝前需要預先進行實驗,才能投入生產。
                                   
                                  6.國內外消失模鑄造技術發展現狀
                                   
                                    1990年,美國通用汽車公司在Saturu建立了一個年產5.5萬噸的新鑄造廠,有三條全自動的消失模鑄造生產線。
                                   
                                    1991年,意大利菲亞特公司在都靈建成歐洲最大規模的消失模生產車間,年產量1.5萬噸。
                                   
                                    1993年,德國寶馬公司建成年產20萬只各種規格鋁合金氣缸蓋的消失模生產線。
                                   
                                    2001年,美國通用的SMCO建成目前世界上最先進、規模最大的消失模鑄造廠。
                                   
                                    我國的消失模鑄造行業經過二十年的探索,從硬件設備到軟件工藝已經逐步走向成熟,其中山東煙臺的煙臺四方鑄造設備工程有限公司在各個方面都比較先進,該公司的生產的消失模自動化生產線已經在國內市場普遍應用,廣泛應用于汽車零部件、礦山機械、空壓機配件、各大鋼鐵集團、管件閥門等行業,其典型代表有大型國企河南洛陽一拖、廣西玉柴集團、山東蓬萊萬壽機械有限公司、金華萬里揚變速器有限公司、江蘇常柴、山東濟鋼集團、廣東韶鋼集團、四川攀鋼集團、安徽馬鋼集團、遼寧鞍鋼、本鋼集團等。另外,清華大學、華中科技大學等高等院校也為消失模鑄造行業的發展做出了寶貴的貢獻。
                                   
                                  消失模優點與工藝技術簡介
                                   
                                  一、 設備的用途
                                   
                                    本套設備及工藝是集實型、真空鑄造的優點為一體,適用于鋼、鐵、鋁、銅等各種牌號,各種材質不同結構的大、中、小各類鑄件,對結構復雜鑄件的效果更佳。
                                   
                                    1、結構形狀不受鑄造工藝限制,為產品的設計制造提供了廣泛的自由度,生產周期短,生產效率高,不用混砂、下芯、起模、合箱、分型、易于一箱多鑄、群鑄,實現最優化的設計,避免了因下芯、起模、合箱等因素引起的鑄造缺陷和廢品
                                   
                                    2、鑄造尺寸精度高,形狀尺寸準確,內外質量好,具有精密鑄件的特點,可部分取代熔模精密鑄造,減少機械加工余量最高可達60%,工藝出品率可達95%。
                                   
                                    3、投資少、上馬快、用人少、成本低、設備緊湊、占地面積小、工藝技術易于掌握,便于實現機械自動化生產。
                                   
                                  二、生產原理與工藝流程
                                   
                                    該法按EPC工藝先制成泡塑模型,涂掛特制涂料,干燥后置于特制砂箱中,填入干砂,三維振動緊實,抽真空狀態下澆鑄,模型氣化消失,金屬置換模型,復制出與泡塑模一樣的鑄件,冷凝后釋放真空,從松散的砂中取出鑄件,進行下一個循環。
                                   
                                    1、制作泡塑氣化模具(手工、機械);
                                    2、泡塑氣化,模具主合后烘干;
                                    3、泡塑氣化模具表面刷、噴耐火涂料后再次烘干(一定干透);
                                    4、將特制砂箱置于三維振實臺上;
                                    5、填入低砂(干砂)振實、刮平;
                                    6、將烘干的泡塑氣化模具放于底砂上,按工藝要求分成填砂,自動振實一定時間后刮平箱口;
                                    7、用塑料薄膜覆蓋砂箱口,放上澆口杯,接負壓系統。緊實后進行鋼液澆鑄,泡塑氣化模具消失,金屬液取代其位置;
                                  8、鑄件冷凝后釋放真空并翻箱,取出鑄件,進行下一個循環。
                                   
                                  消失模鑄造的主要優點
                                   
                                    1.鑄件尺寸形狀精確,重復性好,具有精密鑄造的特點;
                                    2.鑄件的表面光潔度高;
                                    3.取消了砂芯和制芯工部,根除了由于制芯、下芯造成的鑄造缺陷和廢品;
                                    4.不合箱、不取模,大大簡化了造型工藝,消除了因取模、合箱引起的鑄造缺陷和廢品;
                                    5.采用無粘結劑、無水分、無任何添加物的干砂造型,根除了由于水分、添加物和粘結劑引起的各種鑄造缺陷和廢品;
                                    6.大大簡化了砂處理系統,型砂可全部重復使用,取消了型砂制備工部和廢砂處理工部;
                                    7.落砂極其容易,大大降低了落砂的工作量和勞動強度;
                                    8.鑄件無飛邊毛刺,使清理打磨工作量減少50%以上;
                                    9.可在理想位置設置合理形狀的澆冒口,不受分型、取模等傳統因素的制約,減少了鑄件的內部缺陷;
                                    10.負壓澆注,更有利于液體金屬的充型和補縮,提高了鑄件的組織致密度;
                                    11.組合澆注,一箱多件,大大提高了鑄件的工藝出品率和生產效率;
                                    12.減少了加工裕量,降低了機加工成本;
                                    13.易于實現機械化自動流水線生產,生產線彈性大,可在一條生產線上實現不同合金、不同形狀、不同大小鑄件的生產;
                                    14.可以取消拔模斜度;
                                    15.使用的金屬模具壽命可達10萬次以上,降低了模具的維護費用;
                                    16.減少了粉塵、煙塵和噪音污染,大大改善了鑄造工人的勞動環境,降低了勞動強度,以男工為主的行業可以變成以女工為主的行業;
                                    17.簡化了工藝操作,對工人的技術熟練程度要求大大降低;
                                    18.零件的形狀不受傳統的鑄造工藝的限制,解放了機械設計工作者,使其根據零件的使用性能,可以自由地設計最理想的鑄件形狀;
                                    19.可減輕鑄件重量;
                                    20.降低了生產成本;
                                    21.簡化了工廠設計,固定資產投資可減少30~40%,占地面積和建筑面積可減少30~50%,動力消耗可減少10~20%;
                                    22.消失模鑄造工藝應用廣泛,不僅適用于鑄鋼、鑄鐵,更適用于鑄銅、鑄鋁等;
                                    23.消失模鑄造工藝不僅適用于幾何形狀簡單的鑄件,更適合于普通鑄造難以下手的多開邊、多芯子、幾何形狀復雜的鑄件;
                                    24.消失模鑄造工藝可以實現微震狀態下澆注,促進特殊要求的金相組織的 形成,有利于提高鑄件的內在質量;
                                    25.在干砂中組合澆注,脫砂容易,溫度同步,因此可以利用余熱進行熱處理。特別是高錳鋼鑄件的水刃處理和耐熱鑄鋼件的固溶處理,效果非常理想,能夠節約大量能源,縮短了加工周期;
                                    26.利用消失模鑄造工藝,可以根據熔化能力,完成任意大小的鑄件。
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