消失模鑄造的發(fā)展史1

1、 匯報人：匯報人：* * * * 指導老師：指導老師：* * * * 匯報時間：匯報時間：2016.3.232016.3.23消失模鑄造的發(fā)展史消失模鑄造的發(fā)展史 一一、 消失模鑄造概述 二、 消失模鑄造發(fā)展歷史 三、 國外消失模鑄造的發(fā)展 四、 國內(nèi)消失模鑄造的發(fā)展 內(nèi)容提內(nèi)容提 綱綱 消失模鑄造（消失模鑄造（又稱實型鑄造又稱實型鑄造）是將與鑄件尺寸形狀相似的）是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟石蠟或或泡泡沫沫模型粘結(jié)組合成模型簇，模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干并烘干后，埋在干石英砂石英砂中振中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷動造型，

2、在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成卻后形成鑄件鑄件的新型鑄造方法。的新型鑄造方法。一、消失模鑄造概述一、消失模鑄造概述消失模鑄造定義一、消失模鑄造概述一、消失模鑄造概述消失模鑄造簡介19581958年，美國的年，美國的H.F.shroyerH.F.shroyer發(fā)明了用可發(fā)性泡沫塑料模樣制造金屬鑄發(fā)明了用可發(fā)性泡沫塑料模樣制造金屬鑄件的專利技術(shù)并取得了專利件的專利技術(shù)并取得了專利( (專利號專利號USP2830343)USP2830343)。最初所用的模樣是采用聚苯乙烯最初所用的模樣是采用聚苯乙烯(EPS)(EPS)板材加工制成，采用粘土砂造型，板材加工制成，采用粘

3、土砂造型，用來生產(chǎn)藝術(shù)品鑄件。采用這種方法造型后泡沫塑料模樣不必起出，而是用來生產(chǎn)藝術(shù)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(tài)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，凝在澆入液態(tài)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。固后形成鑄件。19611961年德國的年德國的GrunzweigGrunzweig和和HarrtmannHarrtmann公司購買了這一專利技術(shù)加以公司購買了這一專利技術(shù)加以開發(fā)，并在開發(fā)，并在19621962年在工業(yè)上得到應(yīng)用。采用無粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技年在工業(yè)上得到應(yīng)用。采用無粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)由德國的術(shù)由

4、德國的H.NellenH.Nellen和美國的和美國的T.R.SmithT.R.Smith于于19641964年申請了專利。年申請了專利。 二、消失模鑄造發(fā)展歷史二、消失模鑄造發(fā)展歷史19671967年德國的年德國的A.WittemoserA.Wittemoser采用了可以被磁化的鐵丸來代替硅砂作為造型采用了可以被磁化的鐵丸來代替硅砂作為造型材料，用磁力場作為材料，用磁力場作為 粘結(jié)劑粘結(jié)劑 。這就是所謂。這就是所謂 磁型鑄造磁型鑄造 。19711971年，日本的年，日本的NaganoNagano發(fā)明了發(fā)明了V V法法( (真空鑄造法真空鑄造法) )，消失模鑄造在很多地方，消失模鑄造在很多地方

5、也采用抽真空的辦法來固定型砂。也采用抽真空的辦法來固定型砂。在在19801980年以前使用無粘結(jié)劑的干砂工藝必須得到美國年以前使用無粘結(jié)劑的干砂工藝必須得到美國 實型鑄造工藝公司實型鑄造工藝公司(Full Mold (Full Mold Process,IncProcess,Inc) )的批準。在此以后，該專利就無效了。消失模鑄的批準。在此以后，該專利就無效了。消失模鑄造技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。造技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展。 二、消失模鑄造發(fā)展歷史二、消失模鑄造發(fā)展歷史8080年代初英國鑄鋼研究與商業(yè)協(xié)會（年代初英國鑄鋼研究與商業(yè)協(xié)會（SCRAASCRAA）將這兩種方法結(jié)合

6、起來，研）將這兩種方法結(jié)合起來，研究成功了消失模鑄造法究成功了消失模鑄造法(EPC,(EPC,泡沫塑料模采用無粘結(jié)劑干砂結(jié)合抽真空的鑄泡沫塑料模采用無粘結(jié)劑干砂結(jié)合抽真空的鑄造法造法, ,稱為消失模鑄造法稱為消失模鑄造法, ,也叫也叫EPCEPC法法,) ,) ，并將其命名為，并將其命名為ReplicastReplicast法，也稱作法，也稱作氣化模鑄造法。氣化模鑄造法。19821982年福特汽車公司在年福特汽車公司在EssexEssex工廠建成了一套年產(chǎn)工廠建成了一套年產(chǎn)2.52.5萬只鋁合金進氣歧管萬只鋁合金進氣歧管的的EPCEPC中間試驗裝置獲得成功，緊接著于中間試驗裝置獲得成功，緊接著

7、于19841984年耗資年耗資11001100萬美元建立了占萬美元建立了占地地1010萬萬m2m2、生產(chǎn)能力、生產(chǎn)能力180180型型/h/h、年產(chǎn)、年產(chǎn)100 100 萬只鋁合金進氣歧管的高度自動萬只鋁合金進氣歧管的高度自動化生產(chǎn)線?；a(chǎn)線。二、消失模鑄造發(fā)展歷史二、消失模鑄造發(fā)展歷史 19901990年，美國通用汽車公司在年，美國通用汽車公司在SaturnSaturn建立了一個年產(chǎn)建立了一個年產(chǎn)5.55.5萬噸萬噸(24(24萬輛轎車萬輛轎車)10)10萬萬mm2 2的新鑄造廠的新鑄造廠, ,有三條全自動的消失模鑄造生產(chǎn)線；有三條全自動的消失模鑄造生產(chǎn)線； 1991 1991年，意大利菲

8、亞特公司在都靈建成歐洲最大規(guī)模的消失模生產(chǎn)年，意大利菲亞特公司在都靈建成歐洲最大規(guī)模的消失模生產(chǎn)車間，年產(chǎn)量車間，年產(chǎn)量1.51.5萬噸；萬噸； 19931993年，德國寶馬公司建成年產(chǎn)年，德國寶馬公司建成年產(chǎn)2020萬只各種規(guī)格鋁合金氣缸蓋的萬只各種規(guī)格鋁合金氣缸蓋的消失模生產(chǎn)線。消失模生產(chǎn)線。 20012001年，美國通用的年，美國通用的SMCOSMCO建成目前世界上最先進、規(guī)模最大的消建成目前世界上最先進、規(guī)模最大的消失模鑄造廠。失模鑄造廠。 二、消失模鑄造發(fā)展歷史二、消失模鑄造發(fā)展歷史 在世界潮流的影響下，在世界潮流的影響下，9090年代初年代初, ,我國的我國的EPCEPC技術(shù)也有了

9、較快的發(fā)展，技術(shù)也有了較快的發(fā)展，一大批工廠利用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)建成了年產(chǎn)幾百噸至幾千噸鑄件的簡一大批工廠利用國產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)建成了年產(chǎn)幾百噸至幾千噸鑄件的簡易型生產(chǎn)線易型生產(chǎn)線. .也有少數(shù)工廠投入較大資金引進國外先進設(shè)備和技術(shù)。也有少數(shù)工廠投入較大資金引進國外先進設(shè)備和技術(shù)。 據(jù)中國鑄造協(xié)會統(tǒng)計，據(jù)中國鑄造協(xié)會統(tǒng)計，20032003年我國鑄件產(chǎn)量達到年我國鑄件產(chǎn)量達到19871987萬噸，到萬噸，到20042004年我國鑄造企業(yè)達到年我國鑄造企業(yè)達到2.62.6萬家萬家, ,鑄件產(chǎn)量和鑄造企業(yè)數(shù)量均居世界第一鑄件產(chǎn)量和鑄造企業(yè)數(shù)量均居世界第一位，確立了我國鑄造大國的地位。位，確立了我國鑄造大國

10、的地位。 數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)顯示,2013,2013年中國各類鑄件總產(chǎn)量為年中國各類鑄件總產(chǎn)量為44504450萬噸；萬噸；20142014年中國各年中國各類鑄件總產(chǎn)量類鑄件總產(chǎn)量46204620萬萬t t。 二、消失模鑄造發(fā)展歷史二、消失模鑄造發(fā)展歷史三、國外消失模鑄造的發(fā)展 進入21世紀后,北美和歐洲的消失模鑄造技術(shù)發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用情況如何? 北美和歐洲的學者還在做消失模鑄造的基礎(chǔ)研究嗎?下面介紹一下目前北美和歐洲在消失模鑄造研究上的三大熱點，以及北美和歐洲消失模鑄造企業(yè)的基本情況。1 .1 .北美和歐洲在消失模鑄造研究上的三大熱點北美和歐洲在消失模鑄造研究上的三大熱點 熱點之一熱點之一: :減輕

11、或消除消失模鋁合金鑄造缺陷減輕或消除消失模鋁合金鑄造缺陷近年來，國外許多專家一直致力于研究關(guān)于如何消除消失模鑄造鋁合金鑄件最頭疼的難題碳夾雜冷隔缺陷。許多研究者從以下不同的角度來探討如何消除碳夾雜冷隔缺陷:通過如何提高鋁合金流動性來減少碳夾雜冷隔缺陷;通過提高涂層滲透能力,使涂層及時排出金屬前沿分解的泡沫塑料液態(tài)產(chǎn)物而獲得合格鋁鑄件;鑄造企業(yè)采用了很多工藝方法將碳夾雜物移到非重要部位,或通過改變澆注口位置、調(diào)整模樣在砂箱中的位置、或在金屬澆注時抽真空來減輕碳夾雜物;美國Mercury MarineMercury Marine公司則采取在砂箱內(nèi)加壓的新技術(shù),有效地解決了冷隔和縮松缺陷,提高了鑄鋁

12、件氣密性。 三、國外消失模鑄造的發(fā)展圖圖1 1 美國美國Mercury MarineMercury Marine公司消失模車間自動化生產(chǎn)線公司消失模車間自動化生產(chǎn)線三、國外消失模鑄造的發(fā)展熱點之二熱點之二: 發(fā)泡模具及白區(qū)制模技術(shù)發(fā)泡模具及白區(qū)制模技術(shù) 目前歐美國家消失模鑄造企業(yè)的另一個研究熱點就是發(fā)泡模具及白區(qū)制模技術(shù)。其中比較有價值的研究內(nèi)容有:普及發(fā)泡模具的CAD/CAE/CAM技術(shù),缸體和缸蓋的分塊技術(shù),以及多塊模片的粘接工藝等。三、國外消失模鑄造的發(fā)展圖圖2 2 美國美國Mercury MarineMercury Marine公司消失模鑄件產(chǎn)品及模樣公司消失模鑄件產(chǎn)品及模樣熱點之三熱

13、點之三: :消失模鑄造消失模鑄造CAECAE和快速成型技術(shù)和快速成型技術(shù)將先進的CAE分析軟件和快速制造技術(shù)用于消失模鑄造已成為趨勢。歐美國家消失模鑄造企業(yè)目前主要的研究領(lǐng)域涉及以下幾個方面:對復雜鑄件如缸蓋的發(fā)泡模具,用計算機動態(tài)模擬泡沫珠粒充填模腔的過程,用模擬結(jié)果指導射料槍的安放位置和排氣塞的布局;對發(fā)泡模具溫度場模擬,用以指導模具壁厚和進排氣設(shè)計；模擬消失模鑄造過程,即同時展現(xiàn)泡沫模消失過程和金屬液充填過程,用數(shù)控直接加工出泡沫原型的方法,再用消失模鑄造工藝快速提供鑄件樣件;開發(fā)多種采用快速制模的方法,縮短發(fā)泡模具的開模周期。三、國外消失模鑄造的發(fā)展2.2.北美和歐洲消失模鑄造企業(yè)的基

14、本情況北美和歐洲消失模鑄造企業(yè)的基本情況 美國、德國和意大利等發(fā)達國家是在幾個汽車集團的積極參與下,致力于消失模鑄造研究,經(jīng)歷了較長的技術(shù)積累,已進入大批量生產(chǎn)鋁合金和黑色合金鑄件的技術(shù)成熟期。 下面列舉出了北美和歐洲采用消失模鑄造生產(chǎn)鋁合金鑄件的前十大企業(yè)(見表1)和黑色合金鑄件的前十大企業(yè)(見表2)的主要產(chǎn)品和產(chǎn)量情況。從表1知,2001年美國6家公司消失模鋁合金鑄件的總產(chǎn)量已超過8萬噸 ,其中鋁合金鑄件年產(chǎn)超過萬噸的公司就有4家?？梢哉f在美國用消失模鑄造生產(chǎn)鋁合金鑄件的產(chǎn)量大有超過黑色合金鑄件產(chǎn)量的趨勢。三、國外消失模鑄造的發(fā)展表表1 1 北美北美和歐洲鋁合金消失模鑄造十大企業(yè)和歐洲鋁合

15、金消失模鑄造十大企業(yè)公司名稱基本情況美國GM2Saturn公司年產(chǎn)1.035萬噸鋁合金缸體、缸蓋和球鐵鑄件美國GM2Powertrain Saginaw廠年產(chǎn)1.775萬噸鋁合金(A356)缸體和缸蓋鑄件美國GM2Powertrain Massena廠年產(chǎn)3.6萬噸鋁合金(319)鑄件(汽車發(fā)動機鑄件)德國BMW公司www.BMW.com生產(chǎn)轎車鋁合金鑄件(6缸缸體缸蓋)美國Intermet Foundry公司年產(chǎn)1萬噸鋁合金(319/354/242)發(fā)動機鑄件意大利Teksid Aluminum公司年產(chǎn)2萬噸鋁合金汽車鑄件意大利Alluminio Dongo公司年產(chǎn)1.6萬噸鋁合金汽車鑄件美

16、國Maco公司年產(chǎn)0.63萬噸鋁合金泵體和傳動箱體等美國Mercury Marine公司年產(chǎn)0.54萬噸 鋁合金(356) 轎車和船舶鑄件美國Willard Industries公司年產(chǎn)0.16萬噸鋁合金鑄件圖圖3 3 美國美國Intermet FoundryIntermet Foundry公司消失模鑄造產(chǎn)品公司消失模鑄造產(chǎn)品三、國外消失模鑄造的發(fā)展表表2 2 北美和歐洲消失模鑄造黑色合金鑄造十大企業(yè)北美和歐洲消失模鑄造黑色合金鑄造十大企業(yè)公司名稱基本情況美國Robinson Foundry公司年產(chǎn)1.2萬噸灰鐵和球鐵鑄件(汽車配件)美國Citation Foam Cast公司年產(chǎn)1.3萬噸灰

17、鐵和球鐵鑄件(轎車、卡車配件及電機殼體)美國Advance Cast Products公司年產(chǎn)1.2萬噸灰鐵和球鐵鑄件(汽車配件)美國Metfoam Casting 公司年產(chǎn)1.8萬噸灰鐵和球鐵鑄件(汽車和機車輛配件)美國Waukesha Foundry 公司生產(chǎn)鉻基合金、銅合金以及碳鋼鑄件荷蘭Lovink 公司www.lffoundry3.nl年產(chǎn)1.2萬噸灰鐵和球鐵鑄件德國Handtmann 公司www.handtmann.de生產(chǎn)灰鐵、球鐵以及鋁合金鑄件墨西哥Arbomex公司.mx年產(chǎn)1.2萬噸灰鐵和球鐵鑄件(汽車配件)三、國外消失模鑄造的發(fā)展圖圖4 4 歐美一些消失模鑄造企業(yè)的黑色合

18、金鑄件歐美一些消失模鑄造企業(yè)的黑色合金鑄件四、國內(nèi)消失模鑄造的發(fā)展 20世紀90年代初，繼美國德國和日本等發(fā)達國家之后，中國掀起研究和推廣消失模鑄造技術(shù)的高潮，至今熱度不減。國內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)按生產(chǎn)條件可以分為三大類。 1.1 1.1 采用國產(chǎn)閉環(huán)型消失模鑄造生產(chǎn)線采用國產(chǎn)閉環(huán)型消失模鑄造生產(chǎn)線 1.2 1.2 簡易生產(chǎn)線或單機型消失模鑄造簡易生產(chǎn)線或單機型消失模鑄造 1.3 1.3 采用國外引進型消失模鑄造生產(chǎn)線采用國外引進型消失模鑄造生產(chǎn)線1. 國內(nèi)消失模企業(yè)介紹國內(nèi)消失模企業(yè)介紹1.1 1.1 采用國產(chǎn)閉環(huán)型消失模鑄造生產(chǎn)線采用國產(chǎn)閉環(huán)型消失模鑄造生產(chǎn)線 這種采用機械、液壓和電氣方式的閉環(huán)

19、型生產(chǎn)線砂箱數(shù)在24100箱不等，主要廠點有: 長春光機所工廠(長春九龍鑄造有限公司)、赤峰富龍集團鑄業(yè)有限公司、丹江口水利樞紐管理局機械廠、廣西靈山縣機械實業(yè)總公司、福州柴油機總廠、通?，斾搹S、溫州甌海實型鑄造有限公司、山東兗州有色金屬精鑄廠和大連機車車輛廠(磁型)等，這類生產(chǎn)線一般投資在201000萬元不等(其中包括白區(qū)部分的費用)。 另外值得一提的是，山東工程機械廠采用國產(chǎn)設(shè)備，投資1000萬（包括基建投資）建造了一條年產(chǎn)能力16000噸的消失模生產(chǎn)線（圖5），主要鑄件材質(zhì)為灰鑄鐵、球墨鑄鐵和鑄鋼件，其中最大的灰鐵鑄件重達三噸。圖圖5 山東工程機械廠消失模鑄造車間山東工程機械廠消失模鑄造

20、車間 1.2 1.2 簡易生產(chǎn)線或單機型消失模鑄造簡易生產(chǎn)線或單機型消失模鑄造 通常是在鑄造工部僅設(shè)置一臺(造型用)振動臺,幾個專用砂箱,或設(shè)帶輥道的砂箱簡易輸送線; 干砂一般為自然冷卻,或設(shè)置簡易砂冷卻裝置;另加一套真空系統(tǒng)，這種生產(chǎn)模式比較符合我國國情,花錢少、上馬和見效快。生產(chǎn)廠家可依據(jù)資金狀況選擇，少則約2030萬,多則幾百萬到上千萬元。 這種生產(chǎn)形式在我國(與日本一樣)發(fā)展很快;尤其為近幾年“異軍突起”的私營或集體中小企業(yè)廣泛采納,這方面的主要廠點有: 徐州電力鑄鋼廠、無錫永鑫實型鑄造廠、重慶江南機械廠、廣東紫金縣聯(lián)發(fā)合金鋼制品有限公司以及山東五蓮開元鑄造有限公司、山東章丘圣達閥門廠

21、、煙臺宏源特種鑄造有限公司等多家廠點。1.3 1.3 采用國外引進型消失模鑄造生產(chǎn)線采用國外引進型消失模鑄造生產(chǎn)線采用國外引進型消失模鑄造生產(chǎn)線及有關(guān)設(shè)備的廠點有下面這幾家：(1) 第一汽車廠輕型發(fā)動機廠于1993年從美國福康公司引進造型用震動臺、生產(chǎn)EPS模的預發(fā)泡機和成型機各1臺及進氣歧管發(fā)泡模具1套,共4件約75萬美元。 (2) 全椒柴油機總廠于1995年從美國?？倒疽M消失模鑄造生產(chǎn)線一條,預發(fā)泡機、成型機、粘結(jié)機和涂料攪拌機各1臺及缸蓋發(fā)泡模具1套,約300 萬美元,其余國內(nèi)配套,總投資人民幣45005000萬元。(3) 長沙發(fā)動機總廠于1996年從意大利法塔鋁公司引進自動化消失模

22、鑄造生產(chǎn)線一條,生產(chǎn)EPS模發(fā)泡設(shè)備預發(fā)泡機、成型機、模型膠合機各1臺和進氣管發(fā)泡模具1套合計約300萬美元;另加國內(nèi)配套總投資約4000多萬人民幣。(4) 赤峰富龍集團鑄業(yè)有限公司1996年引進日本兩條消失模鑄造生產(chǎn)線約1600萬人民幣,另從美國引進預發(fā)泡機、成型機和粘結(jié)機各1臺及進氣管發(fā)泡模具1套,合計約80萬美元,計劃總投資約5000萬人民幣。1997年產(chǎn)量約1500噸,配套完成后生產(chǎn)能力可達10000噸。 2. 2. 消失模鑄造的研究開發(fā)情況消失模鑄造的研究開發(fā)情況 我國已有多家高校和研究單位開展消失模鑄造研究，主要有: 清華大學、山東大學、華中理工大學等多所國內(nèi)著名高校，充實了中國在消失模鑄造這門新學科基礎(chǔ)理論方面的研究，從而提高了中國在這一領(lǐng)域的學術(shù)地位和技術(shù)水平，必將對中國實鑄事業(yè)的發(fā)展起著深遠的影響。 消失模鑄造是一門塑料、化工、機械、鑄造融為一體的綜合性多學科的(鑄造新技術(shù))系統(tǒng)工程。中國的鑄造工作者在開發(fā)和推廣應(yīng)用這項新工藝的同時，就十分重視和致力于對實型鑄造特定的原輔材料(如:EPS珠粒和板材、粘結(jié)劑等) 和專用設(shè)備的研究開發(fā)。 1. 涂料技術(shù)是消失模鑄造技術(shù)的核心技術(shù)之一，涂料的性能對消失模鑄件的質(zhì)量具有直接的影響。目前國內(nèi)生產(chǎn)的涂料