消失模鑄造工藝設(shè)計(jì)-2011培訓(xùn)

1、消失模鑄造工藝設(shè)計(jì)消失模鑄造工藝設(shè)計(jì) 河北科技大學(xué)材料學(xué)院河北科技大學(xué)材料學(xué)院 石家莊石家莊 李立新李立新 電話：電話：1318008378613180083786 1.1 國(guó)內(nèi)外消失模發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外消失模發(fā)展現(xiàn)狀 消失模鑄造技術(shù)，自消失模鑄造技術(shù)，自1956年由美國(guó)人發(fā)明以來(lái)，年由美國(guó)人發(fā)明以來(lái)， 在在20世紀(jì)世紀(jì)80年代中期已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，已成功年代中期已發(fā)展到相當(dāng)?shù)囊?guī)模，已成功 地應(yīng)用于地應(yīng)用于汽車(chē)件汽車(chē)件的工業(yè)化生產(chǎn)。的工業(yè)化生產(chǎn)。 1 概概 述述 1956 1956年，美國(guó)發(fā)明了用泡沫塑料模樣制造金年，美國(guó)發(fā)明了用泡沫塑料模樣制造金 屬鑄件的專(zhuān)利。屬鑄件的專(zhuān)利。 最初是采用最初是

2、采用EPSEPS板材加工模樣，采用板材加工模樣，采用粘土砂粘土砂 造型，用來(lái)生產(chǎn)藝術(shù)品鑄件。造型，用來(lái)生產(chǎn)藝術(shù)品鑄件。 也就是現(xiàn)在的實(shí)型鑄造。也就是現(xiàn)在的實(shí)型鑄造。 1961 1961年德國(guó)公司購(gòu)買(mǎi)了這一專(zhuān)利技術(shù)加以開(kāi)年德國(guó)公司購(gòu)買(mǎi)了這一專(zhuān)利技術(shù)加以開(kāi) 發(fā)。采用無(wú)粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)。發(fā)。采用無(wú)粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)。 但是，無(wú)粘結(jié)劑的干砂在澆注過(guò)程中經(jīng)常發(fā)但是，無(wú)粘結(jié)劑的干砂在澆注過(guò)程中經(jīng)常發(fā) 生坍塌的現(xiàn)象。生坍塌的現(xiàn)象。 現(xiàn)在國(guó)外生產(chǎn)線有現(xiàn)在國(guó)外生產(chǎn)線有不抽負(fù)壓不抽負(fù)壓的生產(chǎn)方式。的生產(chǎn)方式。 1967 1967年德國(guó)采用了可以被磁化的年德國(guó)采用了可以被磁化的鐵丸鐵丸來(lái)代替硅來(lái)代替硅

3、 砂作為造型材料。砂作為造型材料。 磁力場(chǎng)作為磁力場(chǎng)作為“粘結(jié)劑粘結(jié)劑”，這就是，這就是 “ “磁型鑄造磁型鑄造”。 1971 1971年，日本發(fā)明了年，日本發(fā)明了V V法法( (真空鑄造法真空鑄造法) )， 受此啟發(fā)，今天的消失模鑄造在很多地方也受此啟發(fā)，今天的消失模鑄造在很多地方也 采用采用抽真空抽真空的辦法來(lái)固定型砂。的辦法來(lái)固定型砂。 在在19801980年以前使用年以前使用無(wú)粘結(jié)劑的干砂工藝無(wú)粘結(jié)劑的干砂工藝必須必須 得到美國(guó)得到美國(guó)“實(shí)型鑄造工藝公司實(shí)型鑄造工藝公司” ” 的批準(zhǔn)。的批準(zhǔn)。 在該在該專(zhuān)利失效專(zhuān)利失效以后，近幾十年來(lái)消失模鑄造以后，近幾十年來(lái)消失模鑄造 技術(shù)在全世界范

4、圍內(nèi)得到了技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展迅速的發(fā)展。 是將是將泡沫模樣泡沫模樣組合成模型簇，刷涂組合成模型簇，刷涂耐火涂料耐火涂料并并 烘干后，埋在干砂中烘干后，埋在干砂中振動(dòng)造型振動(dòng)造型，在，在負(fù)壓下負(fù)壓下澆注，澆注， 使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻 后形成鑄件的鑄造工藝方法。后形成鑄件的鑄造工藝方法。 從單件大型鑄件（從單件大型鑄件（FMFM實(shí)型實(shí)型）發(fā)展到中小件）發(fā)展到中小件 大批量流水線生產(chǎn)（大批量流水線生產(chǎn)（EPCEPC消失模消失模），以美國(guó)最），以美國(guó)最 具代表性，其產(chǎn)量超過(guò)世界產(chǎn)量的具代表性，其產(chǎn)量超過(guò)世界產(chǎn)量的5050以

5、上。以上。 美國(guó)美國(guó)GM公司公司發(fā)動(dòng)機(jī)總成部發(fā)動(dòng)機(jī)總成部（GMPT）將）將EPC 用于汽車(chē)件大量生產(chǎn)方面在世界上處于領(lǐng)先地用于汽車(chē)件大量生產(chǎn)方面在世界上處于領(lǐng)先地 位。位。 并認(rèn)為今后新車(chē)型的并認(rèn)為今后新車(chē)型的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋缸蓋鑄件鑄件 的生產(chǎn)非的生產(chǎn)非EPC工藝莫屬，消失模鑄造技術(shù)在經(jīng)工藝莫屬，消失模鑄造技術(shù)在經(jīng) 濟(jì)、質(zhì)量和環(huán)保等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。濟(jì)、質(zhì)量和環(huán)保等方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。 在在20世紀(jì)世紀(jì)80年代，年代，GMPT即在紐約州的馬森納工即在紐約州的馬森納工 廠用廠用EPC工藝生產(chǎn)一種工藝生產(chǎn)一種4.3升的升的V型汽車(chē)柴油機(jī)的型汽車(chē)柴油機(jī)的鋁鋁 缸蓋缸蓋，隨后

6、在，隨后在1986年用于年用于2.2升四缸升四缸鋁缸蓋鋁缸蓋的生產(chǎn)，的生產(chǎn)， 至今已生產(chǎn)了至今已生產(chǎn)了500萬(wàn)件。萬(wàn)件。 1986年年GM在田納西州建廠用在田納西州建廠用EPC生產(chǎn)生產(chǎn)鋁缸鋁缸 蓋蓋和和缸體缸體、球鐵曲軸球鐵曲軸和和凸輪軸凸輪軸等鑄件。等鑄件。 GM的項(xiàng)目，其白區(qū)和黑區(qū)部分均由意大利的項(xiàng)目，其白區(qū)和黑區(qū)部分均由意大利 法塔公司中標(biāo)設(shè)計(jì)制造。法塔公司中標(biāo)設(shè)計(jì)制造。 阿拉巴馬州阿拉巴馬州伯明翰的薩金諾鑄造廠伯明翰的薩金諾鑄造廠（SMCOSMCO） ， 在在2001年已經(jīng)生產(chǎn)了年已經(jīng)生產(chǎn)了288,000件鋁缸體件鋁缸體和和288,000件件 鋁缸蓋鋁缸蓋， 2002年年10月已達(dá)到年

7、產(chǎn)近月已達(dá)到年產(chǎn)近50萬(wàn)件鋁缸體和萬(wàn)件鋁缸體和50萬(wàn)件萬(wàn)件 鋁缸蓋的生產(chǎn)能力，鋁缸蓋的生產(chǎn)能力， 白區(qū)部分的設(shè)備達(dá)到白區(qū)部分的設(shè)備達(dá)到近百臺(tái)套近百臺(tái)套，黑區(qū)部分建立了，黑區(qū)部分建立了 6條自動(dòng)線條自動(dòng)線，生產(chǎn)力和技術(shù)水平居世界首位。，生產(chǎn)力和技術(shù)水平居世界首位。 德國(guó)的德國(guó)的BMW汽車(chē)公司在也建成了年產(chǎn)汽車(chē)公司在也建成了年產(chǎn)330,000件件 鋁缸蓋鋁缸蓋的的EPC工廠。工廠。 據(jù)專(zhuān)家估計(jì)，世界上每據(jù)專(zhuān)家估計(jì)，世界上每100個(gè)缸蓋中有個(gè)缸蓋中有4個(gè)、個(gè)、100 個(gè)缸體中有個(gè)缸體中有12個(gè)是個(gè)是EPC工藝生產(chǎn)的，工藝生產(chǎn)的， 和其他工藝方法相比雖然還是很少量的，但其發(fā)和其他工藝方法相比雖然還是很

8、少量的，但其發(fā) 展前景無(wú)可限量的。展前景無(wú)可限量的。 從國(guó)外消失模鑄造工藝發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，也不是從國(guó)外消失模鑄造工藝發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，也不是 一帆風(fēng)順的。一帆風(fēng)順的。 20世紀(jì)世紀(jì)90年代曾出現(xiàn)過(guò)徘徊局面，由于美國(guó)經(jīng)濟(jì)年代曾出現(xiàn)過(guò)徘徊局面，由于美國(guó)經(jīng)濟(jì) 不景氣，不景氣，EPC生產(chǎn)工廠經(jīng)歷過(guò)關(guān)停并轉(zhuǎn)和重組的低生產(chǎn)工廠經(jīng)歷過(guò)關(guān)停并轉(zhuǎn)和重組的低 潮，但潮，但EPC工藝的優(yōu)勢(shì)仍然受到普遍的關(guān)注。工藝的優(yōu)勢(shì)仍然受到普遍的關(guān)注。 隨著世界經(jīng)濟(jì)的回升，特別是隨著世界經(jīng)濟(jì)的回升，特別是汽車(chē)工業(yè)汽車(chē)工業(yè)的復(fù)蘇，的復(fù)蘇， 20世紀(jì)世紀(jì)90年代中期以后，年代中期以后，EPC生產(chǎn)走出了低谷，生產(chǎn)走出了低谷， 恢復(fù)了快速

9、增長(zhǎng)勢(shì)頭。恢復(fù)了快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。 據(jù)美國(guó)專(zhuān)家評(píng)估，美國(guó)據(jù)美國(guó)專(zhuān)家評(píng)估，美國(guó)EPC生產(chǎn)經(jīng)歷過(guò)生產(chǎn)經(jīng)歷過(guò)創(chuàng)新階創(chuàng)新階 段段和和穩(wěn)定階段穩(wěn)定階段。 鋁合金鋁合金鑄件的生產(chǎn)在鑄件的生產(chǎn)在2007年年進(jìn)入成熟期，其份額將進(jìn)入成熟期，其份額將 占整個(gè)鋁合金鑄件的占整個(gè)鋁合金鑄件的29。 鑄鐵件（包括鑄鐵件（包括球鐵球鐵和和灰鐵灰鐵）在）在2009年進(jìn)入成熟期，年進(jìn)入成熟期， 將占整個(gè)鑄鐵件將占整個(gè)鑄鐵件份額的份額的15， 而而鑄鋼鑄鋼件最后在件最后在2013年達(dá)到成熟期，占鑄鋼件總產(chǎn)年達(dá)到成熟期，占鑄鋼件總產(chǎn) 量量的的9。 美國(guó)美國(guó)EPC技術(shù)發(fā)展之快，令世界矚目。技術(shù)發(fā)展之快，令世界矚目。 據(jù)美國(guó)專(zhuān)家評(píng)估：

10、據(jù)美國(guó)專(zhuān)家評(píng)估： 我國(guó)的我國(guó)的EPC生產(chǎn)在生產(chǎn)在20世紀(jì)世紀(jì)90年代初期發(fā)展較快。年代初期發(fā)展較快。 據(jù)中實(shí)委不完全統(tǒng)計(jì)，據(jù)中實(shí)委不完全統(tǒng)計(jì)， 2005年年EPC（包括（包括FM）鑄件產(chǎn)量約）鑄件產(chǎn)量約321,000噸，噸， 是是1995年的年的20倍以上，其中倍以上，其中EPC鑄件為鑄件為216,000噸，噸， FM鑄件為鑄件為105,000噸。噸。 產(chǎn)品主要有產(chǎn)品主要有汽車(chē)配件汽車(chē)配件、工程機(jī)械工程機(jī)械、管件管件和和 耐磨耐熱耐磨耐熱鑄件，鑄件， 其中鑄鐵件約占其中鑄鐵件約占87， 鑄鋼件占鑄鋼件占12左右，左右， 鋁鑄件不足鋁鑄件不足1。 我國(guó)已有不少產(chǎn)品，如我國(guó)已有不少產(chǎn)品，如變速箱體

11、變速箱體、管件管件、飛飛 輪輪、剎車(chē)盤(pán)剎車(chē)盤(pán)、耐熱鑄鋼件耐熱鑄鋼件、磨球磨球、消防栓消防栓等等 EPC鑄件出口國(guó)外市場(chǎng)，面向世界需求。鑄件出口國(guó)外市場(chǎng)，面向世界需求。 目前我國(guó)已形成約目前我國(guó)已形成約95以上采用國(guó)產(chǎn)原輔材料、以上采用國(guó)產(chǎn)原輔材料、 國(guó)產(chǎn)設(shè)備和國(guó)內(nèi)技術(shù)為主的生產(chǎn)局面，在短短十國(guó)產(chǎn)設(shè)備和國(guó)內(nèi)技術(shù)為主的生產(chǎn)局面，在短短十 年內(nèi)年內(nèi)EPC廠點(diǎn)已超過(guò)百家，其中產(chǎn)量近廠點(diǎn)已超過(guò)百家，其中產(chǎn)量近5年內(nèi)平均年內(nèi)平均 以以20的比例增加，已形成了一批產(chǎn)量大、質(zhì)量的比例增加，已形成了一批產(chǎn)量大、質(zhì)量 好的骨干工廠。好的骨干工廠。 但我們應(yīng)當(dāng)看到，我國(guó)的但我們應(yīng)當(dāng)看到，我國(guó)的EPC生產(chǎn)到現(xiàn)在為止生

12、產(chǎn)到現(xiàn)在為止 不少工廠尚處于技術(shù)革新階段，一批工廠正在向不少工廠尚處于技術(shù)革新階段，一批工廠正在向 技術(shù)穩(wěn)定階段邁進(jìn)，許多工廠產(chǎn)品技術(shù)穩(wěn)定階段邁進(jìn)，許多工廠產(chǎn)品品種過(guò)多品種過(guò)多，廢廢 品率高品率高，管理和技術(shù)水平低下管理和技術(shù)水平低下，甚至停產(chǎn)或倒閉，甚至停產(chǎn)或倒閉， 還有一些工廠處于開(kāi)工不足的狀態(tài)。還有一些工廠處于開(kāi)工不足的狀態(tài)。 我國(guó)和美國(guó)相比，我國(guó)和美國(guó)相比，黑色金屬差距較小黑色金屬差距較小，在鋁合金在鋁合金 方面差距很大方面差距很大，我們已是世界鑄造大國(guó)，其總產(chǎn)量，我們已是世界鑄造大國(guó)，其總產(chǎn)量 占世界第一位，遙遙領(lǐng)先于各國(guó)。占世界第一位，遙遙領(lǐng)先于各國(guó)。 但我們遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó)，其鑄件質(zhì)

13、量和技術(shù)管理水但我們遠(yuǎn)非鑄造強(qiáng)國(guó)，其鑄件質(zhì)量和技術(shù)管理水 平是今后發(fā)展的關(guān)鍵，在平是今后發(fā)展的關(guān)鍵，在EPC生產(chǎn)方面尤為突出。生產(chǎn)方面尤為突出。 我國(guó)的我國(guó)的EPC生產(chǎn)發(fā)展空間是很大的生產(chǎn)發(fā)展空間是很大的，只要找到差，只要找到差 距，抓住機(jī)遇，發(fā)揮我們自身的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的距，抓住機(jī)遇，發(fā)揮我們自身的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的 技術(shù)積累，不斷總結(jié)交流經(jīng)驗(yàn)，與時(shí)俱進(jìn)，走自己技術(shù)積累，不斷總結(jié)交流經(jīng)驗(yàn)，與時(shí)俱進(jìn)，走自己 獨(dú)特的發(fā)展道路。獨(dú)特的發(fā)展道路。 可以預(yù)料，今后經(jīng)過(guò)共同努力奮斗，我國(guó)在世界可以預(yù)料，今后經(jīng)過(guò)共同努力奮斗，我國(guó)在世界 消失模鑄造行業(yè)中將占有舉足輕重的地位。消失模鑄造行業(yè)中將占有舉足輕重的

14、地位。 1.2 消失模鑄造工藝過(guò)程和特征消失模鑄造工藝過(guò)程和特征 1.2.1 工藝過(guò)程對(duì)比工藝過(guò)程對(duì)比 EPC工序和傳統(tǒng)工藝相比差別較大。工序和傳統(tǒng)工藝相比差別較大。 消失模鑄造工序大為簡(jiǎn)化，由于消失模鑄造工序大為簡(jiǎn)化，由于不需分型不需分型、不需、不需 取模取模、無(wú)、無(wú)砂芯砂芯、不需要下芯合箱，不配置型砂和芯、不需要下芯合箱，不配置型砂和芯 砂，使其砂，使其工藝設(shè)計(jì)原則和內(nèi)容也有很大區(qū)別工藝設(shè)計(jì)原則和內(nèi)容也有很大區(qū)別。 圖圖1 傳統(tǒng)砂型鑄造與消失模鑄造工序?qū)Ρ葌鹘y(tǒng)砂型鑄造與消失模鑄造工序?qū)Ρ?1.2.2 工藝特征工藝特征 （1） 實(shí)型型腔：型腔中有實(shí)型型腔：型腔中有EPS模型，而傳統(tǒng)工藝模型，

15、而傳統(tǒng)工藝 型腔是空的。型腔是空的。 （2） 干砂造型：鑄造用砂由干砂組成，采用無(wú)粘干砂造型：鑄造用砂由干砂組成，采用無(wú)粘 結(jié)劑、無(wú)水份和附加物的干石英砂。結(jié)劑、無(wú)水份和附加物的干石英砂。 （3） 模型與金屬相互作用：模型與金屬相互作用：澆注時(shí)，液體金屬和澆注時(shí)，液體金屬和 EPS模型產(chǎn)生物理化學(xué)作用。模型產(chǎn)生物理化學(xué)作用。EPS軟化、熔化、分軟化、熔化、分 解、氣化，液體金屬不斷占據(jù)模型的位置，為金解、氣化，液體金屬不斷占據(jù)模型的位置，為金 屬屬模型的置換過(guò)程，模型的置換過(guò)程， 而傳統(tǒng)工藝，澆注時(shí)為而傳統(tǒng)工藝，澆注時(shí)為充填空型型腔充填空型型腔。 （4） 模型形狀靈活：模型形狀靈活：EPS模型

16、可以是模型可以是整體整體的，也的，也 可以是可以是分塊制作后分塊制作后膠合成一體，其形狀不受限制，膠合成一體，其形狀不受限制， 可以做很復(fù)雜的鑄件?？梢宰龊軓?fù)雜的鑄件。 1.3 消失模鑄造工藝的優(yōu)缺點(diǎn)消失模鑄造工藝的優(yōu)缺點(diǎn) 1.3.1 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) （1）鑄件）鑄件尺寸精確尺寸精確，加工量加工量小，近無(wú)余量，優(yōu)于砂小，近無(wú)余量，優(yōu)于砂 型、金屬型，低于壓鑄、接近失蠟精密鑄造。型、金屬型，低于壓鑄、接近失蠟精密鑄造。 （2）鑄件）鑄件表面質(zhì)量表面質(zhì)量好，優(yōu)于砂型。好，優(yōu)于砂型。 （3）生產(chǎn)）生產(chǎn)不用砂芯不用砂芯，無(wú)芯座、無(wú)分型面，不起模、，無(wú)芯座、無(wú)分型面，不起模、 合箱，造型工藝大大簡(jiǎn)化，并減少相

17、應(yīng)的人為引起合箱，造型工藝大大簡(jiǎn)化，并減少相應(yīng)的人為引起 的缺陷廢品。的缺陷廢品。 （4）取消了混砂工序，）取消了混砂工序，砂處理系統(tǒng)砂處理系統(tǒng)設(shè)備大為簡(jiǎn)化，設(shè)備大為簡(jiǎn)化， 減少了由此而產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題。減少了由此而產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題。 （5）干砂落砂非常方便，鑄件無(wú)飛邊毛刺，清理）干砂落砂非常方便，鑄件無(wú)飛邊毛刺，清理 打磨工作量減少打磨工作量減少50以上。以上。 （6）可在理想位置放置澆冒口，冒口可選擇最佳）可在理想位置放置澆冒口，冒口可選擇最佳 形狀形狀（如球形），（如球形），不受起模的限制，對(duì)保證鑄件內(nèi)不受起模的限制，對(duì)保證鑄件內(nèi) 在質(zhì)量有利。在質(zhì)量有利。 （7）投資少，同樣生產(chǎn)能力比砂型可

18、降低）投資少，同樣生產(chǎn)能力比砂型可降低3050， 生產(chǎn)線柔性好，可在一條線上實(shí)現(xiàn)不同合金、不同鑄件生產(chǎn)線柔性好，可在一條線上實(shí)現(xiàn)不同合金、不同鑄件 的流水線生產(chǎn)。的流水線生產(chǎn)。 （8）可改善工人勞動(dòng)條件。有機(jī)物燃燒僅為砂型的）可改善工人勞動(dòng)條件。有機(jī)物燃燒僅為砂型的1/10， 且集中在澆注、落砂處排放，便于采取措施。且集中在澆注、落砂處排放，便于采取措施。 （9）對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求降低，培訓(xùn)快。）對(duì)工人的技術(shù)熟練程度要求降低，培訓(xùn)快。 （10）鑄件設(shè)計(jì)自由度提高，不受鑄造工藝限制。）鑄件設(shè)計(jì)自由度提高，不受鑄造工藝限制。 如傳統(tǒng)砂型鑄造工藝需考慮起模而采用多箱和劈箱如傳統(tǒng)砂型鑄造工藝需考

19、慮起模而采用多箱和劈箱 造型。造型。 1.3.2 缺點(diǎn)缺點(diǎn) （1）由于商業(yè)保密，不能分享有關(guān)技術(shù)信息，各）由于商業(yè)保密，不能分享有關(guān)技術(shù)信息，各 工廠單位相互合作較困難，技術(shù)發(fā)展緩慢，不易為工廠單位相互合作較困難，技術(shù)發(fā)展緩慢，不易為 工程設(shè)計(jì)者認(rèn)可，投資者存有戒心。工程設(shè)計(jì)者認(rèn)可，投資者存有戒心。 （2）鑄造工廠對(duì)）鑄造工廠對(duì)EPC模型工藝不了解，成為技術(shù)模型工藝不了解，成為技術(shù) 上的難點(diǎn)。上的難點(diǎn)。 （3）選擇合適的鑄件產(chǎn)品是成功的關(guān)鍵。形狀太簡(jiǎn)）選擇合適的鑄件產(chǎn)品是成功的關(guān)鍵。形狀太簡(jiǎn) 單、不加工的鑄件，批量太小均不適宜。單、不加工的鑄件，批量太小均不適宜。 （4）模具從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)

20、、成本高（指復(fù)雜）模具從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)、成本高（指復(fù)雜 件）。一旦模具制成后，更改費(fèi)時(shí)費(fèi)工，雖然樣件件）。一旦模具制成后，更改費(fèi)時(shí)費(fèi)工，雖然樣件 可用板材加工制成，但達(dá)不到預(yù)期的質(zhì)量要求?？捎冒宀募庸ぶ瞥?，但達(dá)不到預(yù)期的質(zhì)量要求。 （5）澆注系統(tǒng)雖簡(jiǎn)單，但比傳統(tǒng)工藝大一些，切除）澆注系統(tǒng)雖簡(jiǎn)單，但比傳統(tǒng)工藝大一些，切除 時(shí)費(fèi)工、工藝出品率偏低。時(shí)費(fèi)工、工藝出品率偏低。 無(wú)砂芯和分型面、不合箱，對(duì)尺寸精度有利，無(wú)砂芯和分型面、不合箱，對(duì)尺寸精度有利， 但但EPS模型模型易受力變形易受力變形，導(dǎo)致鑄件，導(dǎo)致鑄件變形缺陷變形缺陷常有發(fā)生。常有發(fā)生。 1.3.3 什么樣的零件可選用消失模鑄造工藝什么

21、樣的零件可選用消失模鑄造工藝 （1）美國(guó)資料推薦）美國(guó)資料推薦 大批量生產(chǎn)的零件（大批量生產(chǎn)的零件（10,000件件/年以上）。年以上）。 復(fù)雜零件（使用復(fù)雜零件（使用2個(gè)以上砂芯，尤其是復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件，個(gè)以上砂芯，尤其是復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件， 如缸體、缸蓋），當(dāng)然復(fù)雜件更有利，如缸體、缸蓋），當(dāng)然復(fù)雜件更有利，但相應(yīng)帶來(lái)技術(shù)上的但相應(yīng)帶來(lái)技術(shù)上的 難度也較大。難度也較大。 可將分開(kāi)制造的零件組合起來(lái)，成為一個(gè)整體零件進(jìn)行生可將分開(kāi)制造的零件組合起來(lái)，成為一個(gè)整體零件進(jìn)行生 產(chǎn)。產(chǎn)。 可代替部分精鑄件、壓鑄件?？纱娌糠志T件、壓鑄件。 （2）日本推薦資料）日本推薦資料 大批量生產(chǎn)的復(fù)雜零件。大批量

22、生產(chǎn)的復(fù)雜零件。 多品種、批量不大（例如幾百件）的鑄件，如多品種、批量不大（例如幾百件）的鑄件，如 管件、閥門(mén)等。管件、閥門(mén)等。 一噸重以上的大件，批量小也可組織生產(chǎn)。一噸重以上的大件，批量小也可組織生產(chǎn)。 這是因?yàn)槿毡具@是因?yàn)槿毡緞趧?dòng)力奇缺勞動(dòng)力奇缺，有的工廠臨時(shí)工年齡，有的工廠臨時(shí)工年齡 平均在平均在50歲以上，婦女勞動(dòng)力多，歲以上，婦女勞動(dòng)力多，無(wú)需熟練技術(shù)無(wú)需熟練技術(shù)， 勞動(dòng)強(qiáng)度低勞動(dòng)強(qiáng)度低，工時(shí)費(fèi)用低工時(shí)費(fèi)用低，可降低成本可降低成本，對(duì)中小工，對(duì)中小工 廠生產(chǎn)方式有利。廠生產(chǎn)方式有利。 而相對(duì)鑄件尺寸精、外觀光潔，鑄件差價(jià)大。而相對(duì)鑄件尺寸精、外觀光潔，鑄件差價(jià)大。 而模具費(fèi)用也不像

23、美國(guó)等西方國(guó)家估計(jì)那樣高。而模具費(fèi)用也不像美國(guó)等西方國(guó)家估計(jì)那樣高。 因此日本在批量方面放寬較大。因此日本在批量方面放寬較大。 （3）中國(guó)特點(diǎn)）中國(guó)特點(diǎn) 我國(guó)接近于日本的情況。品種和批量方面靈活。我國(guó)接近于日本的情況。品種和批量方面靈活。 中國(guó)生產(chǎn)鑄鐵件和鑄鋼件較多，而中國(guó)生產(chǎn)鑄鐵件和鑄鋼件較多，而鋁鑄件鋁鑄件相對(duì)相對(duì) 較少較少。 生產(chǎn)批量以生產(chǎn)批量以多品種多品種的的成批成批生產(chǎn)為主，幾百件生產(chǎn)為主，幾百件 年到幾千件年不等（如管件和閥門(mén)件）。年到幾千件年不等（如管件和閥門(mén)件）。 從簡(jiǎn)單鑄件如磨球、耐熱爐條、墊板，從簡(jiǎn)單鑄件如磨球、耐熱爐條、墊板， 復(fù)雜件如進(jìn)、排氣管、缸體、缸蓋、變速箱殼復(fù)雜

24、件如進(jìn)、排氣管、缸體、缸蓋、變速箱殼 體等，體等， 范圍很寬，突破了國(guó)外框框的限制，應(yīng)用更加范圍很寬，突破了國(guó)外框框的限制，應(yīng)用更加 廣泛。廣泛。 我國(guó)已有我國(guó)已有5噸重汽車(chē)覆蓋模具鑄件采用噸重汽車(chē)覆蓋模具鑄件采用EPC工藝工藝 生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，最大鑄件有報(bào)道，已生產(chǎn)了生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，最大鑄件有報(bào)道，已生產(chǎn)了10噸重噸重 鑄件。鑄件。 只要用戶(hù)有生產(chǎn)需求，經(jīng)濟(jì)上有利潤(rùn)可圖，只要用戶(hù)有生產(chǎn)需求，經(jīng)濟(jì)上有利潤(rùn)可圖， 預(yù)期在我國(guó)條件下會(huì)有更多品種的零件采用預(yù)期在我國(guó)條件下會(huì)有更多品種的零件采用 EPC工藝進(jìn)行生產(chǎn)。工藝進(jìn)行生產(chǎn)。 2 消失模鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容消失模鑄造工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2.1 鑄造工藝

25、方案的制定原則鑄造工藝方案的制定原則 2.1.1 保證鑄件質(zhì)量保證鑄件質(zhì)量 根據(jù)消失模鑄造工藝過(guò)程及特點(diǎn)，工藝方案應(yīng)首先保證鑄根據(jù)消失模鑄造工藝過(guò)程及特點(diǎn)，工藝方案應(yīng)首先保證鑄 件成形，并最大限度地減少各種鑄造缺陷，保證鑄件質(zhì)量。件成形，并最大限度地減少各種鑄造缺陷，保證鑄件質(zhì)量。 消失模鑄造工藝應(yīng)能表現(xiàn)其精度高、表面光潔、輪廓清晰消失模鑄造工藝應(yīng)能表現(xiàn)其精度高、表面光潔、輪廓清晰 等特點(diǎn)。等特點(diǎn)。 1.2.2 考慮明顯的經(jīng)濟(jì)效益考慮明顯的經(jīng)濟(jì)效益 工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮提高工藝出品率，模型如何工藝設(shè)計(jì)應(yīng)考慮提高工藝出品率，模型如何 組合，實(shí)現(xiàn)合理的群鑄，以期提高生產(chǎn)效率，組合，實(shí)現(xiàn)合理的群鑄，以期提

26、高生產(chǎn)效率， 降低生產(chǎn)成本。降低生產(chǎn)成本。 1.2.3 要考慮到便于工人操作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和要考慮到便于工人操作，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和 環(huán)境保護(hù)。環(huán)境保護(hù)。 2.2.1 繪制鑄件圖和模型圖繪制鑄件圖和模型圖 2.2.2 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容鑄造工藝方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 2.2.3 澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)。澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)。 2.2.4 確定澆注工藝規(guī)范，包括澆注溫度、澆注時(shí)的負(fù)確定澆注工藝規(guī)范，包括澆注溫度、澆注時(shí)的負(fù) 壓大小和維持時(shí)間。壓大小和維持時(shí)間。 2.2.5 冒口的設(shè)計(jì)。冒口的設(shè)計(jì)。 2.2.6 干砂造型的充填緊實(shí)工藝。干砂造型的充填緊實(shí)工藝。 2.2.7 砂箱、模具的設(shè)計(jì)。

27、砂箱、模具的設(shè)計(jì)。 2.2 2.2 工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 根據(jù)產(chǎn)品圖紙、材質(zhì)特點(diǎn)和零件的結(jié)構(gòu)工藝性，根據(jù)產(chǎn)品圖紙、材質(zhì)特點(diǎn)和零件的結(jié)構(gòu)工藝性， 需要確定以下工藝參數(shù)：需要確定以下工藝參數(shù)： （1 1） 零件機(jī)加工部位的加工量；零件機(jī)加工部位的加工量； （2 2） 不能直接鑄出的孔、臺(tái)等部位；不能直接鑄出的孔、臺(tái)等部位； （3 3） 合金收縮率和合金收縮率和EPSEPS模型收縮率；模型收縮率； （4 4） 制作模型的起模斜度。制作模型的起模斜度。 2.2.1 2.2.1 繪制鑄件圖和模型圖繪制鑄件圖和模型圖 （1 1） EPSEPS模型在鑄型中的位置；模型在鑄型中的位置； （2

28、2） 確定熔融金屬澆注時(shí)引入鑄型的方式：確定熔融金屬澆注時(shí)引入鑄型的方式： 是是頂注頂注、底注底注、中間中間注入還是注入還是階梯式階梯式； （3 3） 一箱澆注的鑄件數(shù)量及布置。一箱澆注的鑄件數(shù)量及布置。 2.2.2 鑄造工藝方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容鑄造工藝方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性及參數(shù)設(shè)計(jì)鑄件結(jié)構(gòu)工藝性及參數(shù)設(shè)計(jì) 3.1 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性審核的原則鑄件結(jié)構(gòu)工藝性審核的原則 由于消失模鑄造工藝的特點(diǎn)，對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)由于消失模鑄造工藝的特點(diǎn)，對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)的自由度較大，沒(méi)有砂型鑄造傳統(tǒng)工藝那樣計(jì)的自由度較大，沒(méi)有砂型鑄造傳統(tǒng)工藝那樣 嚴(yán)格，不受較多因素的限制。嚴(yán)格，不受較多因素的限制。 一

29、般有以下原則可供參考：一般有以下原則可供參考： （1） 鑄件壁厚要盡量均勻，厚薄相差大的部位應(yīng)有一鑄件壁厚要盡量均勻，厚薄相差大的部位應(yīng)有一 定的過(guò)渡區(qū)段。定的過(guò)渡區(qū)段。 （2） 盡量減少較深、較細(xì)的盲孔。盡量減少較深、較細(xì)的盲孔。 （3） 鑄件結(jié)構(gòu)有利于順序凝固。鑄件結(jié)構(gòu)有利于順序凝固。 （4） 細(xì)長(zhǎng)件和大平板件設(shè)加強(qiáng)筋，防止鑄件翹曲變形。細(xì)長(zhǎng)件和大平板件設(shè)加強(qiáng)筋，防止鑄件翹曲變形。 （5） 轉(zhuǎn)角處應(yīng)有圓滑過(guò)渡，要有一定大小的鑄造圓角。轉(zhuǎn)角處應(yīng)有圓滑過(guò)渡，要有一定大小的鑄造圓角。 3.2 工藝參數(shù)的確定工藝參數(shù)的確定 3.2.1 最小壁厚和最小鑄出孔最小壁厚和最小鑄出孔 由于消失模鑄造的工藝

30、特點(diǎn)，可鑄的最小壁厚由于消失模鑄造的工藝特點(diǎn)，可鑄的最小壁厚 和孔徑、凸臺(tái)、凹坑等細(xì)小部位的可能性大大提和孔徑、凸臺(tái)、凹坑等細(xì)小部位的可能性大大提 高。高。 可鑄孔徑比傳統(tǒng)砂型鑄造小，而且孔間可鑄孔徑比傳統(tǒng)砂型鑄造小，而且孔間距離的距離的 尺寸容易保證尺寸容易保證，因此用消失模鑄造工藝生產(chǎn)的鑄，因此用消失模鑄造工藝生產(chǎn)的鑄 件大部分孔都可鑄出，主要限制是模具設(shè)計(jì)的可件大部分孔都可鑄出，主要限制是模具設(shè)計(jì)的可 能性和合理性。能性和合理性。 可鑄的凸臺(tái)、凹坑及其他細(xì)小部位更不受限制。可鑄的凸臺(tái)、凹坑及其他細(xì)小部位更不受限制。 由于模型的涂層不影響鑄件的輪廓和尺寸，再加之由于模型的涂層不影響鑄件的輪

31、廓和尺寸，再加之 復(fù)印性較好，所以只要能做出模型，就能鑄出鑄件。復(fù)印性較好，所以只要能做出模型，就能鑄出鑄件。 鑄件最小壁厚主要受鑄件最小壁厚主要受EPS模型的限制。模型的限制。 目前，國(guó)內(nèi)用于消失模鑄造的泡沫材料（目前，國(guó)內(nèi)用于消失模鑄造的泡沫材料（EPS 或共聚物或共聚物)的小原始珠粒粒徑約為的小原始珠粒粒徑約為0.3mm，限制了，限制了 泡沫模樣的最小壁厚。泡沫模樣的最小壁厚。 在生產(chǎn)中模型要求保證斷面上至少要容納三顆在生產(chǎn)中模型要求保證斷面上至少要容納三顆 珠粒。最這就要求斷面厚度大于珠粒。最這就要求斷面厚度大于3mm。 圖圖2 可成型的最小斷面厚度可成型的最小斷面厚度 若泡沫模樣的各

32、處壁厚相差太大，在相同的成若泡沫模樣的各處壁厚相差太大，在相同的成 型工藝下，很難同時(shí)保證厚壁和薄壁部位表面都型工藝下，很難同時(shí)保證厚壁和薄壁部位表面都 光潔平整，光潔平整， 不是厚壁處融合不好，不是厚壁處融合不好， 就是薄壁處過(guò)熱收縮。就是薄壁處過(guò)熱收縮。 當(dāng)泡沫模樣的最大壁厚和最小壁厚的比值大當(dāng)泡沫模樣的最大壁厚和最小壁厚的比值大 于于10，泡沫模樣的成型工藝就難以控制。，泡沫模樣的成型工藝就難以控制。 這方面的數(shù)據(jù)可供參考，并有待生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的這方面的數(shù)據(jù)可供參考，并有待生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的 進(jìn)一步積累。進(jìn)一步積累。 3. 2.2 鑄造收縮率鑄造收縮率 對(duì)于消失模鑄造技術(shù)，在設(shè)計(jì)模具型腔尺寸時(shí)，對(duì)于消

33、失模鑄造技術(shù)，在設(shè)計(jì)模具型腔尺寸時(shí)， 要考慮到要考慮到雙重收縮率雙重收縮率， 1）金屬合金金屬合金的收縮率的收縮率 2）模型材料模型材料的的收縮率收縮率。 鑄造收縮率受許多因素的影響。例如鑄造收縮率受許多因素的影響。例如: 1、合金的種類(lèi)及成分、合金的種類(lèi)及成分、 2、鑄件冷卻、鑄件冷卻、 3、收縮時(shí)受到阻力的大小、收縮時(shí)受到阻力的大小、 4、冷卻條件、冷卻條件、 5、負(fù)壓度的差異等。、負(fù)壓度的差異等。 因此，十分準(zhǔn)確地給出鑄造收縮率是很困難的。因此，十分準(zhǔn)確地給出鑄造收縮率是很困難的。 對(duì)于消失模鑄造技術(shù)，在設(shè)計(jì)模具型腔尺寸對(duì)于消失模鑄造技術(shù)，在設(shè)計(jì)模具型腔尺寸 時(shí)，要考慮到雙重收縮率，即時(shí)

34、，要考慮到雙重收縮率，即 1、金屬合金的收縮率、金屬合金的收縮率 2、模型材料的收縮率。、模型材料的收縮率。 泡沫模樣的收縮率與泡沫材料有關(guān)。泡沫模樣的收縮率與泡沫材料有關(guān)。 對(duì)于密度對(duì)于密度0. 0220. 025g/cm3的泡沫模樣的泡沫模樣: 1)EPS的線收縮率約為的線收縮率約為0.3%0.4%， 2)共聚物的線收縮率一般為共聚物的線收縮率一般為0.2%0.3%， 3)用共聚物制作的泡沫模樣的尺寸穩(wěn)定性要高于用共聚物制作的泡沫模樣的尺寸穩(wěn)定性要高于 EPS泡沫模樣。泡沫模樣。 1、泡沫模樣的收縮率與泡沫材料有關(guān)。、泡沫模樣的收縮率與泡沫材料有關(guān)。 2、和泡沫模樣的密度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，泡

35、沫模、和泡沫模樣的密度有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，泡沫模 樣的收縮率隨其密度的降低而增加。樣的收縮率隨其密度的降低而增加。 3、和泡沫模樣的烘干溫度有關(guān)。烘干工藝有關(guān)。、和泡沫模樣的烘干溫度有關(guān)。烘干工藝有關(guān)。 4、泡沫模樣的泡沫模樣的收縮率收縮率與模樣與模樣存放的時(shí)間存放的時(shí)間有關(guān)。有關(guān)。 泡沫模樣的泡沫模樣的收縮率收縮率與模樣與模樣存放的時(shí)間存放的時(shí)間有關(guān)。有關(guān)。規(guī)規(guī) 律是：律是： 1、泡沫模樣在型內(nèi)冷卻時(shí)便有收縮，出型后、泡沫模樣在型內(nèi)冷卻時(shí)便有收縮，出型后 45h內(nèi)，有內(nèi)，有0.1%0. 3%的微膨脹；的微膨脹； 2、干燥若干天后，泡沫模樣中的水分和發(fā)泡、干燥若干天后，泡沫模樣中的水分和發(fā)泡 劑戊

36、烷不斷揮發(fā)，其尺寸收縮趨于穩(wěn)定，收縮劑戊烷不斷揮發(fā)，其尺寸收縮趨于穩(wěn)定，收縮 率為率為0.3%0.5%。 金屬合金的收縮率與傳統(tǒng)砂型鑄造工藝相近，可金屬合金的收縮率與傳統(tǒng)砂型鑄造工藝相近，可 參考表參考表2所列的數(shù)據(jù)。所列的數(shù)據(jù)。 3.2.3 3.2.3 機(jī)械加工余量機(jī)械加工余量 消失模鑄造尺寸精度高，鑄件尺寸重復(fù)性好，因消失模鑄造尺寸精度高，鑄件尺寸重復(fù)性好，因 此機(jī)加工此機(jī)加工余量比砂型鑄造余量比砂型鑄造工藝要小，比工藝要小，比失蠟精密鑄失蠟精密鑄 造略高造略高，表，表3列出了部分?jǐn)?shù)據(jù)可供參考。列出了部分?jǐn)?shù)據(jù)可供參考。 鑄件的尺寸公差也介于普通砂型鑄造和失蠟精鑄件的尺寸公差也介于普通砂型鑄

37、造和失蠟精 密鑄造之間，表密鑄造之間，表4 4列出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，可供參考。列出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，可供參考。 3.2.4 3.2.4 泡沫模樣的起模斜度泡沫模樣的起模斜度 泡沫模樣從發(fā)泡模具中取出，需要有一定的起泡沫模樣從發(fā)泡模具中取出，需要有一定的起 模斜度，在設(shè)計(jì)和制造發(fā)泡模具時(shí)應(yīng)該考慮起模斜度，在設(shè)計(jì)和制造發(fā)泡模具時(shí)應(yīng)該考慮起 模斜度。模斜度。 選擇泡沫模樣的起模斜度有三種形式：選擇泡沫模樣的起模斜度有三種形式：增加壁增加壁 厚法、增減壁厚法和減少壁厚法。厚法、增減壁厚法和減少壁厚法。 增加或減少壁厚的量應(yīng)符合鑄件的壁厚公差。增加或減少壁厚的量應(yīng)符合鑄件的壁厚公差。 在模具設(shè)計(jì)中，不同的測(cè)量高

38、度應(yīng)該選用不同在模具設(shè)計(jì)中，不同的測(cè)量高度應(yīng)該選用不同 的起模斜度或起模角度。的起模斜度或起模角度。 1 1、泡沫模樣在模具中冷卻和干燥收縮，造成、泡沫模樣在模具中冷卻和干燥收縮，造成 凹模易起凸模難拔的現(xiàn)象，故凸模的起模斜度凹模易起凸模難拔的現(xiàn)象，故凸模的起模斜度 應(yīng)大于凹模的起模斜度。應(yīng)大于凹模的起模斜度。 2 2、若無(wú)輔助取模措施，起模斜度應(yīng)取大值。、若無(wú)輔助取模措施，起模斜度應(yīng)取大值。 3 3、采用負(fù)壓吸?；蝽敆U推模等取模方法，模、采用負(fù)壓吸模或頂桿推模等取模方法，模 具的起模斜度可取小值。具的起模斜度可取小值。 3.2.5 黏結(jié)負(fù)數(shù)黏結(jié)負(fù)數(shù) 兩塊泡沫模片對(duì)粘時(shí)，黏結(jié)面上的膠有一定厚兩

39、塊泡沫模片對(duì)粘時(shí)，黏結(jié)面上的膠有一定厚 度度S S，使泡沫模片黏結(jié)后，在黏結(jié)方向尺寸偏大。，使泡沫模片黏結(jié)后，在黏結(jié)方向尺寸偏大。 對(duì)于尺寸要求高的鑄件，應(yīng)在模具設(shè)計(jì)時(shí)，將對(duì)于尺寸要求高的鑄件，應(yīng)在模具設(shè)計(jì)時(shí)，將 泡沫模樣在黏結(jié)方向上的尺寸減去黏結(jié)厚度，泡沫模樣在黏結(jié)方向上的尺寸減去黏結(jié)厚度， 以保證泡沫模樣尺寸符合圖紙要求。以保證泡沫模樣尺寸符合圖紙要求。 考慮到黏結(jié)厚度的影響，在發(fā)泡成型模具上減考慮到黏結(jié)厚度的影響，在發(fā)泡成型模具上減 去的數(shù)值稱(chēng)為黏結(jié)負(fù)數(shù)。一般黏結(jié)負(fù)數(shù)的取值去的數(shù)值稱(chēng)為黏結(jié)負(fù)數(shù)。一般黏結(jié)負(fù)數(shù)的取值 范圍范圍0.10.10.3mm0.3mm。 黏結(jié)負(fù)數(shù)可在上、下泡沫模片的模

40、具上各取一黏結(jié)負(fù)數(shù)可在上、下泡沫模片的模具上各取一 半，也可以只在其中一個(gè)泡沫模片的成型模具半，也可以只在其中一個(gè)泡沫模片的成型模具 上考慮黏結(jié)負(fù)數(shù)。上考慮黏結(jié)負(fù)數(shù)。 黏結(jié)負(fù)數(shù)的大小與膠的黏度有關(guān)，采用熱膠黏結(jié)負(fù)數(shù)的大小與膠的黏度有關(guān)，采用熱膠 黏結(jié)，其值偏大；采用冷膠黏結(jié)，其值偏小。黏結(jié)，其值偏大；采用冷膠黏結(jié)，其值偏小。 黏結(jié)負(fù)數(shù)大小與操作方式有關(guān)，手工黏結(jié)，黏結(jié)負(fù)數(shù)大小與操作方式有關(guān)，手工黏結(jié)， 其值偏大，機(jī)械黏結(jié)，其值偏小。其值偏大，機(jī)械黏結(jié)，其值偏小。 4 干砂充填緊實(shí)工藝設(shè)計(jì)干砂充填緊實(shí)工藝設(shè)計(jì) 4.1 對(duì)干砂的要求對(duì)干砂的要求 消失模鑄造常用的干砂是石英砂，黑色金屬選消失模鑄造常

41、用的干砂是石英砂，黑色金屬選 用粒度在用粒度在AFS2545之間之間。鑄鋁件可選用細(xì)砂。鑄鋁件可選用細(xì)砂 AFS50100。 干砂中含有大量粉塵時(shí)會(huì)降低透氣性，澆注時(shí)干砂中含有大量粉塵時(shí)會(huì)降低透氣性，澆注時(shí) 阻礙氣體的排出。阻礙氣體的排出。 砂粒粗大鑄件容易出現(xiàn)粘砂，表面粗糙。盡量細(xì)。砂粒粗大鑄件容易出現(xiàn)粘砂，表面粗糙。盡量細(xì)。 砂處理設(shè)備問(wèn)題。砂處理設(shè)備問(wèn)題。 圓形或多角形圓形或多角形的干砂可提鑄型的高透氣性。一的干砂可提鑄型的高透氣性。一 般干砂粒度分布主要般干砂粒度分布主要集中于一個(gè)篩號(hào)上集中于一個(gè)篩號(hào)上，有助于，有助于 保持透氣性。保持透氣性。 圓形圓形干砂干砂流動(dòng)性流動(dòng)性和和緊實(shí)性緊

42、實(shí)性最好。最好。多角形多角形干砂流干砂流 動(dòng)性動(dòng)性稍差稍差，但適當(dāng)緊實(shí)后抗粘砂性能較好。，但適當(dāng)緊實(shí)后抗粘砂性能較好。 橄欖石砂、寶珠砂。耐火度，粉碎率、充填問(wèn)題。橄欖石砂、寶珠砂。耐火度，粉碎率、充填問(wèn)題。 一般不使用復(fù)合型干砂，因?yàn)樗谑褂眠^(guò)程中一般不使用復(fù)合型干砂，因?yàn)樗谑褂眠^(guò)程中 容易破碎，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。容易破碎，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵。 干砂粒度分布的變化對(duì)其流動(dòng)性、透氣性、緊干砂粒度分布的變化對(duì)其流動(dòng)性、透氣性、緊 實(shí)性能會(huì)產(chǎn)生重要的影響，因此應(yīng)在干砂處理過(guò)實(shí)性能會(huì)產(chǎn)生重要的影響，因此應(yīng)在干砂處理過(guò) 程中加以控制。程中加以控制。 干砂應(yīng)使用篩砂機(jī)去除干砂應(yīng)使用篩砂機(jī)去除團(tuán)塊和雜物團(tuán)

43、塊和雜物，減少，減少粉塵粉塵。 大量生產(chǎn)的車(chē)間要使用大量生產(chǎn)的車(chē)間要使用干砂冷卻器干砂冷卻器控制干控制干 砂的溫度，使用前應(yīng)將其降砂的溫度，使用前應(yīng)將其降至至50以以下，以免下，以免 模型受熱模型受熱軟化軟化造成造成變形變形。 干砂運(yùn)輸應(yīng)穩(wěn)定操作，并控制粉塵含量，干砂運(yùn)輸應(yīng)穩(wěn)定操作，并控制粉塵含量， 氣力輸送氣力輸送系統(tǒng)需要大的回轉(zhuǎn)半徑，壓縮空氣應(yīng)系統(tǒng)需要大的回轉(zhuǎn)半徑，壓縮空氣應(yīng) 干燥。干燥。 灼燒減量是衡量干砂性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它灼燒減量是衡量干砂性能的一個(gè)重要指標(biāo)，它 反應(yīng)了反應(yīng)了模型熱解殘留物沉積模型熱解殘留物沉積在干砂上的有機(jī)物的在干砂上的有機(jī)物的 數(shù)量，這種碳?xì)錃堄辔锏姆e累將數(shù)量，

44、這種碳?xì)錃堄辔锏姆e累將降低降低干砂的干砂的流動(dòng)流動(dòng) 性性，當(dāng)灼燒減量超過(guò)，當(dāng)灼燒減量超過(guò)0.250.50時(shí)更為明顯。時(shí)更為明顯。 為精確測(cè)定干砂的灼燒減量，被測(cè)的干砂試樣為精確測(cè)定干砂的灼燒減量，被測(cè)的干砂試樣 應(yīng)是單篩號(hào)砂，因?yàn)橛袡C(jī)物容易集中在顆粒小的應(yīng)是單篩號(hào)砂，因?yàn)橛袡C(jī)物容易集中在顆粒小的 砂粒上。砂粒上。 4.2 振動(dòng)臺(tái)的選用振動(dòng)臺(tái)的選用 造型時(shí)緊砂需要振動(dòng)，振動(dòng)后砂子的密度造型時(shí)緊砂需要振動(dòng)，振動(dòng)后砂子的密度增加增加 1020。 干砂振動(dòng)緊實(shí)最好在填砂過(guò)程中進(jìn)行，以便使干砂振動(dòng)緊實(shí)最好在填砂過(guò)程中進(jìn)行，以便使 干砂填入模型簇的干砂填入模型簇的內(nèi)部空腔內(nèi)部空腔，保證干砂緊實(shí)而模型，保證

45、干砂緊實(shí)而模型 不發(fā)生變形不發(fā)生變形。 振動(dòng)緊實(shí)最常用的頻率為振動(dòng)緊實(shí)最常用的頻率為50Hz（電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為（電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為 28003000rpm），振幅為），振幅為0.51.5mm； 振動(dòng)加速度如小于振動(dòng)加速度如小于10m/s2，振動(dòng)效果較弱，而加，振動(dòng)效果較弱，而加 速度大于速度大于25m/s2時(shí)則砂粒會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，振動(dòng)會(huì)造成時(shí)則砂粒會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，振動(dòng)會(huì)造成 密度減小，并且頻率選擇必須避免砂箱或振動(dòng)臺(tái)共密度減小，并且頻率選擇必須避免砂箱或振動(dòng)臺(tái)共 振。振。 因此一般選用振動(dòng)加速度在因此一般選用振動(dòng)加速度在1020m/s2范圍內(nèi)效范圍內(nèi)效 果較好。果較好。 振動(dòng)時(shí)間影響鑄型密度，時(shí)間長(zhǎng)鑄型密度高，振動(dòng)

46、時(shí)間影響鑄型密度，時(shí)間長(zhǎng)鑄型密度高， 但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)效果并不明顯，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)效果并不明顯，反而容易破壞模型反而容易破壞模型 和涂料層，影響鑄件質(zhì)量。和涂料層，影響鑄件質(zhì)量。 圖圖3和圖和圖4顯示了典型垂直振動(dòng)時(shí)間與密度的顯示了典型垂直振動(dòng)時(shí)間與密度的 關(guān)系。關(guān)系。 在填砂期間靠振動(dòng)完成砂子緊實(shí)，同時(shí)還在填砂期間靠振動(dòng)完成砂子緊實(shí)，同時(shí)還 需使操作循環(huán)時(shí)間更為合理。需使操作循環(huán)時(shí)間更為合理。 快速填砂和緊實(shí)，可獲得最高生產(chǎn)率和最小快速填砂和緊實(shí)，可獲得最高生產(chǎn)率和最小 變形。變形。 圖圖3 密度隨垂直振動(dòng)時(shí)間而增加；頻率密度隨垂直振動(dòng)時(shí)間而增加；頻率31.5Hz 圖圖4 密度隨垂直振動(dòng)時(shí)間而增加；頻

47、率密度隨垂直振動(dòng)時(shí)間而增加；頻率63Hz 振動(dòng)方向?qū)o實(shí)效果有重要影響，大多數(shù)振動(dòng)振動(dòng)方向?qū)o實(shí)效果有重要影響，大多數(shù)振動(dòng) 緊實(shí)設(shè)備都按垂直方向振動(dòng)干砂。緊實(shí)設(shè)備都按垂直方向振動(dòng)干砂。 目前振動(dòng)設(shè)備振動(dòng)方式有目前振動(dòng)設(shè)備振動(dòng)方式有一維一維、二維二維、“三三 維維”，因?yàn)樾D(zhuǎn)振動(dòng)能繞每一根軸進(jìn)行，因此最，因?yàn)樾D(zhuǎn)振動(dòng)能繞每一根軸進(jìn)行，因此最 多可有多達(dá)六種方式的振動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。多可有多達(dá)六種方式的振動(dòng)同時(shí)進(jìn)行。 合成運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。合成運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。 但對(duì)于多數(shù)情況并不需要多維振動(dòng)。在我國(guó)但對(duì)于多數(shù)情況并不需要多維振動(dòng)。在我國(guó) 實(shí)際生產(chǎn)情況下，對(duì)大多數(shù)的鑄件，采用一維實(shí)際生產(chǎn)情況下，對(duì)大多數(shù)的鑄件，采用一維

48、 上下振動(dòng)，就可以滿(mǎn)足一般生產(chǎn)的需要。上下振動(dòng)，就可以滿(mǎn)足一般生產(chǎn)的需要。 近年來(lái)意大利法塔公司投入大量財(cái)力進(jìn)行研近年來(lái)意大利法塔公司投入大量財(cái)力進(jìn)行研 究，并對(duì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，認(rèn)為究，并對(duì)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，認(rèn)為一維振動(dòng)一維振動(dòng) 和砂箱不夾緊和砂箱不夾緊的緊實(shí)工藝最為有利，值得參考。的緊實(shí)工藝最為有利，值得參考。 振動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)頻，偏心塊角度調(diào)整較振動(dòng)電機(jī)本身不能調(diào)頻，偏心塊角度調(diào)整較 麻煩，振動(dòng)臺(tái)安裝臺(tái)面之下或側(cè)面，維修不方麻煩，振動(dòng)臺(tái)安裝臺(tái)面之下或側(cè)面，維修不方 便。便。 交流振動(dòng)電機(jī)與變頻器聯(lián)合使用，形成可交流振動(dòng)電機(jī)與變頻器聯(lián)合使用，形成可 調(diào)頻振動(dòng)電機(jī)。調(diào)頻振動(dòng)電機(jī)。

49、根據(jù)振動(dòng)電機(jī)功率，選擇相應(yīng)型號(hào)的變頻根據(jù)振動(dòng)電機(jī)功率，選擇相應(yīng)型號(hào)的變頻 器，一個(gè)變頻器可以帶動(dòng)一個(gè)電機(jī)，也可帶動(dòng)器，一個(gè)變頻器可以帶動(dòng)一個(gè)電機(jī)，也可帶動(dòng) 幾個(gè)振動(dòng)電機(jī)。幾個(gè)振動(dòng)電機(jī)。 4.3 4.3 干砂的充填緊實(shí)工藝干砂的充填緊實(shí)工藝 4.3.1 4.3.1 填砂要求填砂要求 （1 1） 砂床準(zhǔn)備（即預(yù)填砂）：按金屬種類(lèi)和砂床準(zhǔn)備（即預(yù)填砂）：按金屬種類(lèi)和 鑄件大小，砂箱底部一般要預(yù)填干砂厚度在鑄件大小，砂箱底部一般要預(yù)填干砂厚度在 150mm150mm以上。以便于模型的安放、防止砂箱底以上。以便于模型的安放、防止砂箱底 部篩網(wǎng)損壞。部篩網(wǎng)損壞。 （2 2） 根據(jù)工藝要求，由人工或機(jī)械手放

50、置模根據(jù)工藝要求，由人工或機(jī)械手放置模 型并用干砂將其固定，模型放置的方位（填砂型并用干砂將其固定，模型放置的方位（填砂 方向）應(yīng)符合工藝要求（充填和緊實(shí)要求）。方向）應(yīng)符合工藝要求（充填和緊實(shí)要求）。 孔洞部位的充填。孔洞部位的充填。 4.3.2 加砂方法加砂方法 由砂斗向砂箱內(nèi)加砂有三種方法：由砂斗向砂箱內(nèi)加砂有三種方法： （1） 柔性加砂法：可人為控制砂子的落高，柔性加砂法：可人為控制砂子的落高， 不損壞模型和涂層，操作方便靈活。仔細(xì)按工不損壞模型和涂層，操作方便靈活。仔細(xì)按工 藝要求操作可達(dá)到良好的效果。藝要求操作可達(dá)到良好的效果。 但速度慢，效率低。但速度慢，效率低。 （2） 螺旋給

51、料器加砂法：使用螺旋給料器將砂子螺旋給料器加砂法：使用螺旋給料器將砂子 從砂斗輸送到砂箱中（如同樹(shù)脂砂），可移動(dòng)到從砂斗輸送到砂箱中（如同樹(shù)脂砂），可移動(dòng)到 砂箱的各個(gè)部位，但砂子落高不能調(diào)整（日本多砂箱的各個(gè)部位，但砂子落高不能調(diào)整（日本多 用此法）。用此法）。 （3） 雨淋式加砂法：加砂斗底部設(shè)有定量的料箱，雨淋式加砂法：加砂斗底部設(shè)有定量的料箱， 抽掉閘板后，干砂通過(guò)均勻分布的小孔流入砂箱。抽掉閘板后，干砂通過(guò)均勻分布的小孔流入砂箱。 加料箱尺寸與砂箱尺寸基本接近，加砂均勻，沖加料箱尺寸與砂箱尺寸基本接近，加砂均勻，沖 擊模型力量小，并可密封、定量加砂，效果好，改擊模型力量小，并可密封、

52、定量加砂，效果好，改 善環(huán)境，只是結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。適于單一品種、大量流善環(huán)境，只是結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。適于單一品種、大量流 水線上使用（美國(guó)、西歐應(yīng)用較多）。水線上使用（美國(guó)、西歐應(yīng)用較多）。 國(guó)內(nèi)存在粉塵問(wèn)題。國(guó)內(nèi)存在粉塵問(wèn)題。 4.2.3 填砂與振動(dòng)的配合方式填砂與振動(dòng)的配合方式 （1） 填砂過(guò)程中砂箱不振動(dòng)，全部加砂完成填砂過(guò)程中砂箱不振動(dòng)，全部加砂完成 后再開(kāi)始振動(dòng)。后再開(kāi)始振動(dòng)。 模型頂部干砂比底部下降快模型頂部干砂比底部下降快，這樣會(huì)造成細(xì)，這樣會(huì)造成細(xì) 長(zhǎng)復(fù)雜模型容易出現(xiàn)變形。長(zhǎng)復(fù)雜模型容易出現(xiàn)變形。 但此種方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)厚實(shí)而剛性較好的但此種方法操作簡(jiǎn)單，對(duì)厚實(shí)而剛性較好的 模型可滿(mǎn)足要

53、求。模型可滿(mǎn)足要求。 最好分幾次加砂、振動(dòng)。最好分幾次加砂、振動(dòng)。 （2） 邊填砂、邊振動(dòng)：填砂、緊實(shí)過(guò)程互相匹配，邊填砂、邊振動(dòng)：填砂、緊實(shí)過(guò)程互相匹配， 效果優(yōu)于前者。效果優(yōu)于前者。 尤其對(duì)于復(fù)雜的模型，必須采用邊加砂、邊振動(dòng)尤其對(duì)于復(fù)雜的模型，必須采用邊加砂、邊振動(dòng) 的方式，才能使干砂均勻充填模型的各個(gè)部分，可的方式，才能使干砂均勻充填模型的各個(gè)部分，可 顯著減少模型變形，是生產(chǎn)上采用較多的方法。顯著減少模型變形，是生產(chǎn)上采用較多的方法。 填砂操作注意事項(xiàng)：填砂操作注意事項(xiàng)： 填砂前，檢查砂箱抽氣室隔離篩網(wǎng)有無(wú)破壞；填砂前，檢查砂箱抽氣室隔離篩網(wǎng)有無(wú)破壞； 填砂埋箱過(guò)程不能損傷模型，不使

54、涂料剝落；填砂埋箱過(guò)程不能損傷模型，不使涂料剝落； 加砂要均勻，速度不能太快，加砂要均勻，速度不能太快，模型內(nèi)外應(yīng)均勻模型內(nèi)外應(yīng)均勻 提高砂柱高度，提高砂柱高度，對(duì)于長(zhǎng)桿及其他剛度低的模型，特對(duì)于長(zhǎng)桿及其他剛度低的模型，特 別要注意防止彎曲變形；別要注意防止彎曲變形； 對(duì)特別難以填砂的部位，應(yīng)輔助人工充填，也可使對(duì)特別難以填砂的部位，應(yīng)輔助人工充填，也可使 用用自硬芯砂解決局部填砂困難自硬芯砂解決局部填砂困難，必要時(shí)可開(kāi)設(shè)填砂工藝，必要時(shí)可開(kāi)設(shè)填砂工藝 孔，然后再用孔，然后再用EPS填上，用膠帶紙封好；填上，用膠帶紙封好； 干砂溫度必須低于干砂溫度必須低于50； 頂部吃砂量，頂部吃砂量，在使用

55、負(fù)壓條件下不能低于在使用負(fù)壓條件下不能低于100mm； 加砂工序需加局部抽風(fēng)罩，以防止粉塵污染。加砂工序需加局部抽風(fēng)罩，以防止粉塵污染。 5 5 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1 5.1 澆注位置的確定澆注位置的確定 確定澆注位置時(shí)應(yīng)考慮以下原則：確定澆注位置時(shí)應(yīng)考慮以下原則： （1 1） 盡量立澆、斜澆，盡量立澆、斜澆，避免大平面向上避免大平面向上澆注，澆注， 以保證金屬液有一定的上升速度。以保證金屬液有一定的上升速度。 （2 2） 澆注位置應(yīng)使金屬與模型熱解速度相同，澆注位置應(yīng)使金屬與模型熱解速度相同， 防止?jié)沧⑺俣嚷虺霈F(xiàn)斷流現(xiàn)象，而引起塌箱、防止?jié)沧⑺俣嚷虺霈F(xiàn)斷流現(xiàn)象，而引起塌箱、

56、對(duì)流缺陷。對(duì)流缺陷。 （3 3） 模型在砂箱中的位置應(yīng)有利于干砂充填，模型在砂箱中的位置應(yīng)有利于干砂充填， 盡量避免水平面和水平、向下的盲孔。盡量避免水平面和水平、向下的盲孔。 （4 4） 重要加工面應(yīng)處在下面或側(cè)面，頂面最好重要加工面應(yīng)處在下面或側(cè)面，頂面最好 是非加工面。是非加工面。 （5 5） 澆注位置還應(yīng)有利于多層鑄件的排列，在澆注位置還應(yīng)有利于多層鑄件的排列，在 涂料和干砂充填緊實(shí)過(guò)程中，應(yīng)方便支撐和搬運(yùn)，涂料和干砂充填緊實(shí)過(guò)程中，應(yīng)方便支撐和搬運(yùn)， 模型某些部位可以加固以防止變形。模型某些部位可以加固以防止變形。 5.2 5.2 澆注方式的確定澆注方式的確定 澆注系統(tǒng)按金屬液引入型

57、腔的位置分為澆注系統(tǒng)按金屬液引入型腔的位置分為: 1、頂注、頂注、 2、側(cè)注、側(cè)注、 3、底注、底注、 4、階梯注。、階梯注。 5.2.1 5.2.1 頂注頂注 頂注充型所需時(shí)間最短，澆注速度快，有利頂注充型所需時(shí)間最短，澆注速度快，有利 于防止塌箱；于防止塌箱； 溫度降低少，有利于防止?jié)膊蛔愫屠涓羧毕?；溫度降低少，有利于防止?jié)膊蛔愫屠涓羧毕荩?工藝出品率高，順序凝固補(bǔ)縮效果好；工藝出品率高，順序凝固補(bǔ)縮效果好； 可以消除鑄件碳缺陷，但因難于控制金屬可以消除鑄件碳缺陷，但因難于控制金屬 液的流動(dòng)，容易使液的流動(dòng)，容易使EPSEPS熱解殘留物卷入型腔，熱解殘留物卷入型腔， 鑄件增碳傾向大。鑄件增

58、碳傾向大。 由于鋁合金澆注時(shí)模型分解速度慢，型腔保由于鋁合金澆注時(shí)模型分解速度慢，型腔保 持充滿(mǎn)狀態(tài)，可避免塌箱。持充滿(mǎn)狀態(tài)，可避免塌箱。 一般薄壁件多采用頂注。一般薄壁件多采用頂注。 優(yōu)點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)； 容易充滿(mǎn)，可減少薄壁件澆不到、冷隔方面的容易充滿(mǎn)，可減少薄壁件澆不到、冷隔方面的 缺陷。缺陷。 充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而充型后上部溫度高于底部，有利于鑄件自下而 上的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮；冒口尺寸小，節(jié)上的順序凝固和冒口的補(bǔ)縮；冒口尺寸小，節(jié) 約金屬，內(nèi)澆道附近受熱較輕；約金屬，內(nèi)澆道附近受熱較輕； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于清除。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于清除。 5.2.2 側(cè)注 液體金屬?gòu)哪Ｐ椭虚g引入

59、，一般在鑄件最大液體金屬?gòu)哪Ｐ椭虚g引入，一般在鑄件最大 投影面積部位引入，可縮短內(nèi)澆道的距離。投影面積部位引入，可縮短內(nèi)澆道的距離。 生產(chǎn)鑄鐵件時(shí)采用頂注和側(cè)注，鑄件表面出生產(chǎn)鑄鐵件時(shí)采用頂注和側(cè)注，鑄件表面出 現(xiàn)碳缺陷的幾率低。但卷入鑄件內(nèi)部的碳缺陷現(xiàn)碳缺陷的幾率低。但卷入鑄件內(nèi)部的碳缺陷 常常出現(xiàn)。常常出現(xiàn)。 5.2.3 底注底注 從模型底部引入金屬液，上升平穩(wěn)，充型速?gòu)哪Ｐ偷撞恳虢饘僖?，上升平穩(wěn)，充型速 度慢，鑄件上表面容易出現(xiàn)碳缺陷，尤其是厚度慢，鑄件上表面容易出現(xiàn)碳缺陷，尤其是厚 大件更為嚴(yán)重。大件更為嚴(yán)重。 因此應(yīng)將厚大平面置于垂直方向，而非水平因此應(yīng)將厚大平面置于垂直方向，而非

60、水平 方向。方向。 底注工藝最有利于金屬的充型，金屬液前沿底注工藝最有利于金屬的充型，金屬液前沿 的分解產(chǎn)物在界面空隙中排出的同時(shí)，又能支的分解產(chǎn)物在界面空隙中排出的同時(shí)，又能支 撐干砂型壁。一般厚大件應(yīng)采取底注方式。撐干砂型壁。一般厚大件應(yīng)采取底注方式。 5.2.4 階梯注入式階梯注入式 分兩層或多層引入金屬時(shí)采用中空直澆道，分兩層或多層引入金屬時(shí)采用中空直澆道， 像傳統(tǒng)空腔砂型鑄造工藝一樣，底層內(nèi)澆道引像傳統(tǒng)空腔砂型鑄造工藝一樣，底層內(nèi)澆道引 入金屬液最多，入金屬液最多，上層內(nèi)澆道也同時(shí)進(jìn)入金屬液上層內(nèi)澆道也同時(shí)進(jìn)入金屬液。 但是，如果采用實(shí)心直澆道，大部分金屬?gòu)牡牵绻捎脤?shí)心直澆道，