概念 1958年,美國的H.F.shroyer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(chǎn)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(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。1961年德國的Grunzweig和Harrtmann公司購買了這一專利技術加以開發(fā),并在1962年在工業(yè)上得到應用。采用無粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)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(jié)劑的干砂在澆注過程中經(jīng)常發(fā)生坍塌的現(xiàn)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(jié)劑"。這就是所謂"磁型鑄造"。1971年,日本的Nagano發(fā)明了V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采用抽真空的辦法來固定型砂。在1980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"(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(nèi)得到了迅速的發(fā)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IT7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(tǒng)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(jié)構設計提供了充分的自由度。可以通過泡沫塑料模片組合鑄造出高度復雜的鑄件。3.無傳統(tǒng)鑄造中的砂芯 因此不會出現(xiàn)傳統(tǒng)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(chǎn) 型砂中無化學粘結(jié)劑,低溫下泡沫塑料對環(huán)境無害,舊砂回收率95%以上。5.降低投資和生產(chǎn)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(chǎn),要進行具體分析。主要根據(jù)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(jīng)濟效益越可觀。2.鑄件材質(zhì)?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(diào)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(jié)構?鑄件結(jié)構越復雜就越能體現(xiàn)消失模鑄造工藝的優(yōu)越性和經(jīng)濟效益,對于結(jié)構上有狹窄的內(nèi)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(chǎn)。國內(nèi)外消失模鑄造技術發(fā)展現(xiàn)狀 1990年,美國通用汽車公司在Saturu建立了一個年產(chǎn)5.5萬噸的新鑄造廠,有三條全自動的消失模鑄造生產(chǎn)線。? 1991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1.5萬噸。? 1993年,德國寶馬公司建成年產(chǎn)20萬只各種規(guī)格鋁合金氣缸蓋的消失模生產(chǎn)線。? 2001年,美國通用的SMCO建成目前世界上最先進、規(guī)模最大的消失模鑄造廠。? 我國的消失模鑄造行業(yè)經(jīng)過二十年的探索,從硬件設備到軟件工藝已經(jīng)逐步走向成熟,其中云南昆明的宏金隆鑄造機械廠在各個方面都比較先進,該廠的產(chǎn)品已經(jīng)出口到馬來西亞等周邊國家。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(yè)的發(fā)展做出了寶貴的貢獻。消失模優(yōu)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(yōu)點為一體,適用于鋼、鐵、鋁、銅等各種牌號,各種材質(zhì)不同結(jié)構的大、中、小各類鑄件,對結(jié)構復雜鑄件的效果更佳。? 1、結(jié)構形狀不受鑄造工藝限制,為產(chǎn)品的設計制造提供了廣泛的自由度,生產(chǎn)周期短,生產(chǎn)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(xiàn)最優(yōu)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(nèi)外質(zhì)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(xiàn)機械自動化生產(chǎn)。二、生產(chǎn)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(tài)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(huán)。? 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(tǒng)。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(huán)。消失模鑄造的主要優(yōu)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(jié)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(jié)劑引起的各種鑄造缺陷和廢品;? 6.大大簡化了砂處理系統(tǒng),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(tǒng)因素的制約,減少了鑄件的內(nèi)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(chǎn)效率;? 12.減少了加工裕量,降低了機加工成本;? 13.易于實現(xiàn)機械化自動流水線生產(chǎn),生產(chǎn)線彈性大,可在一條生產(chǎn)線上實現(xiàn)不同合金、不同形狀、不同大小鑄件的生產(chǎn);? 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(huán)境,降低了勞? 動強度,以男工為主的行業(yè)可以變成以女工為主的行業(yè);? 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(tǒng)的鑄造工藝的限制,解放了機械設計工作者,使其根據(jù)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(chǎn)成本;? 21.簡化了工廠設計,固定資產(chǎn)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(xiàn)微震狀態(tài)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(nèi)在質(zhì)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(jié)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(jù)熔化能力,完成任意大小的鑄件。消失模鑄造生產(chǎn)線 一、單機或簡易型鑄造生產(chǎn)線 通常在鑄造車間設置1-2臺(造型時用)三維振動臺,幾個-10多個專用砂箱,砂箱吊運或設有輥(軌)道的砂箱簡易輸送線,干砂一般是自然冷卻或設有簡易型砂冷卻裝置,另加一套抽真空系統(tǒng)和砂除塵篩分設備。投資靈活,費用在8-15萬,生產(chǎn)規(guī)模一般在500-5000噸。?這種生產(chǎn)模式是比較符合我國國情,花錢少,上馬快,深受我國廣大中小企業(yè)歡迎,發(fā)展十分迅速。這類工廠占我國消失模鑄造廠點的90%以上。 二、國產(chǎn)型消失模鑄造流水線 采用機械、液壓、氣動和電控方式,自行設計的國產(chǎn)型生產(chǎn)線,其砂箱數(shù)在10?-50余個不等;均設有砂冷卻系統(tǒng)設備;生產(chǎn)規(guī)模在年產(chǎn)2000―30000噸,投資在50萬-400萬不等。這類生產(chǎn)廠點約有30家(條)。特點是系統(tǒng)完整,功能齊全,連續(xù)作業(yè),適合大批量、大規(guī)模生產(chǎn)?。 三、國外引進型消失模鑄造?引進國外的這些工廠中,投資少則為約1000余萬元,多則為(累計)約8000萬元,一般在4000至5000萬元之間。