国内消失模铸造发展情况及主要问题_工程车零部件

1. 模样模样材料通常称为珠粒，消失模铸造采用的珠粒一般分为三种：EPS（聚苯乙烯）、STMMA（共聚树脂）和EPMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）。三者都属于高分子材料。对于低碳钢铸件，模样材料中的碳容易使铸件表面产生积碳现象，导致碳缺陷。其中的EPS（含碳量92%）、STMMA（含碳60～90%）和EPMMA（含碳60%）对铸件碳缺陷的影响程度依次减小。此外，模样密度是其发气量的重要控制参数，上述三种材料的发气量从小到大依次为EPS、STMMA和EPMMA。同时，珠粒尺寸应根据所生产铸件的壁厚进行选择，一般情况下，厚大铸件选用较粗粒径的珠粒，薄壁铸件选用较细粒径的珠粒，使铸件最薄部位保持三个珠粒以上为宜。

珠粒的预发和成形式消失模铸造工艺成功的关键之一。一般情况下，预发珠粒其密度控制在约0.018～0.025g/cm3，其体积约为原珠粒体积的30～40倍。成形模样的密度基本上就是预发珠粒的密度，所以珠粒预发的控制是保证模样质量的关键。

现有的中小铸造企业模样制作有以下几种方式：

（1）用包装EPS板材切割、粘接而成。

（2）自制模具，委托外厂加工。

（3）自制简易的预发成型设备。采用上述方法制作模样，普遍存在不重视模样密度变化的现象，特别是模样在委托加工时水分不易控制，经常出现浇注时铁水从浇口中反喷或铸件出现冷隔、浇不足等现象。为此在生产过程中应加强对模样密度的检验，增加对模样的烘干时间等方法：EPS珠粒经工艺试验选定后，不能随意改变原料生产厂家；预发时用称量工具控制珠粒密度，改变凭人工经验控制珠粒密度的方法。对于STMMA珠粒和EPMMA珠粒，应当采用相应的预发设备，尽量不使用EPS专用预发机。

2. 涂料涂料可提高消失模模样的刚度和强度，并使模样与干砂铸型隔离，防止金属液进入铸型产生粘砂及铸型塌陷，同时模样气化后产生的高温分解产物要通过涂料层逸出，所以涂层要有良好的透气性。涂料一般由耐火骨料、粘结剂、悬浮剂和附加物等组成，选择不同的配方和组分，各组成物的比例对涂料性能影响很大。涂料的性能直接关系到铸件的质量。有的企业一味追求低成本，采用质量差的原料配制涂料，最后生产出的铸件废品率高，得不偿失。有些企业对涂料组成的作用不十分清楚，随意改动涂料配方，或由于缺少某组成物时继续配制使用，导致涂料性能大大下降。

对于铸铁件和铸钢件，应根据自己的具体情况加以选择。在涂料配制和混制过程中，应尽量使用合理的骨料级配，使骨料和粘结剂及其他添加剂混合均匀。涂料混制工艺对性能也有较大影响，只进行简单搅拌对保证涂料性能极为不利，采用混碾或球磨可使涂料混制均匀，并充分发挥涂料胶质性能的特点，防止发生骨料沉淀造成不均匀。

除了涂料性能达到要求外，涂敷和烘干工艺对生产也具有一定影响。生产上多采用浸涂，最好是一次完成。也可以分两次涂敷，但应每次涂敷后进行烘干，烘干时注意烘干温度的均匀性和烘干时间，保证涂层干燥彻底并不开裂。有些企业在模样浸涂烘干工序中为了缩短时间，在第一次涂料未干的情况下就进行下一次浸涂，在夏季只采用晾晒方法对涂料进行干燥，导致涂层内部未充分干燥，其中存在着大量水分，浇注时水分分化加剧了铸件气孔缺陷甚至浇注反喷。涂层厚度应根据铸件材质、大小、壁厚、浇注温度和铁水压头的变化进行调整。

3. 铸造工艺消失模铸造工艺包括浇冒口系统设计、浇注温度控制、浇注操作控制、负压度控制等。浇注系统在消失模铸造工艺中十分重要，是铸件生产成败关键之一。对于不同的铸件结构，可采用底注、侧注或顶注浇注方式。在浇注过程中模样气化需要吸收热量，所以浇注温度应略高于砂型铸造。对于不同的合金材料，与砂型铸造相比，消失模铸造浇注速度一般控制在高于砂型铸造30～50℃。这样多出的金属液热量可以满足模样气化需要。浇注温度过低铸件容易产生浇不足、冷隔、皱皮等缺陷。浇注温度过高容易产生粘砂等缺陷。

在浇注时，为了排出气体和模样气化残渣，直浇道要有足够的高度使金属液有足够的压头以推动金属液流稳定快速充型，确保铸件表面完整清晰。在实践中有些企业采用原有砂型铸造用的浇口杯，由于尺寸较小，易出现液流不平稳导致铸件报废可改用较大浇口杯，直浇道做成中空减少发气或反喷，增大开始浇注时的压头。

消失模铸造浇注操作最忌讳的是断续浇注，这样容易造成铸件产生冷隔缺陷，即先浇入的金属液温度降低，导致与后浇注的金属液之间产生冷隔。另外，消失模铸造浇注系统多采用封闭式浇注系统，以保持浇注的平稳性。对此，浇口杯的形式与浇注操作是否平稳关系密切。浇注时应保持浇口杯内液面稳定，使浇注动压头平稳。

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