消失模铸造工艺教学课件.ppt

1、 消消 失失 模模 铸铸 造造 技技 术术1 1、消失模铸造工艺发展趋势、消失模铸造工艺发展趋势2 2、消失模涂料对铸件缺陷影响的研究和应用、消失模涂料对铸件缺陷影响的研究和应用第一部分第一部分消失模铸造工艺发展趋势消失模铸造工艺发展趋势v1.1.消失模铸造简介消失模铸造简介 v2.2.国外消失模铸造现状及发展趋势国外消失模铸造现状及发展趋势v3.3.国内消失模铸造现状和发展趋势国内消失模铸造现状和发展趋势v4.4.我国消失模铸造水平与国外的比较我国消失模铸造水平与国外的比较1 1消失模铸造简介消失模铸造简介消失模工艺流程：泡沫塑料珠粒 预发泡模样成形发泡模样组合（粘接）涂刷涂料造型（填砂）浇

2、注落砂图图1 1 消失模铸造消失模铸造 工艺过程图工艺过程图 早在1958年，美国人H.F.Shroyer就发明了实型铸造（即FM法），并随后将其应用在工业生产当中，为消失模铸造的产生奠定了基础。1971年日本秋田株式会社和长野县工业试验所发明的真空密封造型法（即V法），更是推动了消失模铸造技术的产生。80年代初英国铸钢研究与商业协会（SCRAA）将这两种方法结合起来，研究成功了消失模消失模铸造法铸造法(EPC)(EPC)，并将其命名为Replicast法，也称作气化模铸造法。气化模铸造法。v作为作为“二十一世纪的铸造技术二十一世纪的铸造技术”，消失模铸造与普，消失模铸造与普通砂型铸造法比较，

3、有如下优点通砂型铸造法比较，有如下优点：1.1.简化了模型，无需起模。2.2.铸件尺寸精度和表面光洁度显著提高。3.3.简化了工艺，填砂的过程就是造型的过程，使劳动强度和劳动条件大幅度的改善，相同产量的情况下，对工人的技术熟练程度要求降低。4.4.带有孔或者内腔的铸件不需要下芯。5.5.采用无任何粘结剂的干砂造型，消除了水、粘结剂和附加物带来的铸造缺陷。6.6.易于实现机械化、自动化生产，由于工序的减少和必需设备的简化，使投资减少。7.7.节材、节能，旧砂回用率可达95%以上，不需要像粘土砂生产线那样的砂处理成套设备。8.8.铸件成本可降低10%40%（铸钢件成本可降低40%左右，铸铁件可降低

4、1020%左右）。v 80年代初这种方法开始应用于工业生产。1982年福特汽车公司在Essex工厂建成了一套年产2.5万只铝合金进气歧管的EPC中间试验装置获得成功，紧接着于1984年耗资1100万美元建立了占地10万m2、生产能力180型/h、年产100 万只铝合金进气歧管的高度自动化生产线。v 1990年通用汽车公司在Saturn建成年产铸件5.5万吨(24万辆轿车)10万m2的新铸造厂。v 1991年，意大利菲亚特公司在都灵建成当时欧洲规模最大的EPC车间4400m2，年产铸铁件500015000吨，60120型/h，自动化程度非常高，全车间仅22人。v 在世界潮流的影响下，90年代初,

5、我国的EPC技术也有了较快的发展，一大批工厂利用国产设备和技术建成了年产几百吨至几千吨铸件的简易型生产线.也有少数工厂投入较大资金引进国外先进设备和技术。v 我省最早的消失模铸件生产厂是临沂铁合金厂，主要生产磨球，年产量约10000吨，规模最大的是山东工程机械厂，年产量约16000吨，其次是荣成漄西铸造厂，主要生产拖拉机铸铁油泵体，年产量也在万吨左右；日照五莲开元铸造有限公司，年产量约10000吨，主要生产箱体类铸件。近几年来，我省又有若干中小厂相继建立了一批小批量生产的消失模生产车间，年产量在10005000吨不等。据不完全统计，我省大大小小的消失模铸造生产企业已有80多家，生产各种材质的铸

6、件。2.2.国外消失模铸造现状及发展趋势国外消失模铸造现状及发展趋势v 进入21世纪后,北美和欧洲的消失模铸造技术发展和工业应用情况如何?北美和欧洲的学者还在做消失模铸造的基础研究吗?下面介绍一下目前北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点，以及北美和欧洲消失模铸造企业的基本情况。2.1 2.1 北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点2.1.1 2.1.1 热点之一热点之一:减轻或消除消失模铝合金铸造缺陷减轻或消除消失模铝合金铸造缺陷v近年来，国外许多专家一直致力于研究关于如何消除消失模铸造铝合金铸件最头疼的难题碳夹杂冷隔缺陷。许多研究者从以下不同的角度来探

7、讨如何消除碳夹杂冷隔缺陷:v通过如何提高铝合金流动性来减少碳夹杂冷隔缺陷;v通过提高涂层渗透能力,使涂层及时排出金属前沿分解的泡沫塑料液态产物而获得合格铝铸件;v铸造企业采用了很多工艺方法将碳夹杂物移到非重要部位,或通过改变浇注口位置、调整模样在砂箱中的位置、或在金属浇注时抽真空来减轻碳夹杂物;v美国Mercury MarineMercury Marine公司则采取在砂箱内加压的新技术,有效地解决了冷隔和缩松缺陷,提高了铸铝件气密性（图1）。图图2 2 美国美国Mercury MarineMercury Marine公司消失模车间自动化生产线公司消失模车间自动化生产线2.1.2 热点之二热点之

8、二:发泡模具及白区制模技术发泡模具及白区制模技术v 目前欧美国家消失模铸造企业的另一个研究热点就是发泡模具及白区制模技术。其中比较有价值的研究内容有:普及发泡模具的CAD/CAE/CAM技术,缸体和缸盖的分块技术,以及多块模片的粘接工艺等。图图3 3 美国美国Mercury MarineMercury Marine公司消失模铸件产品及模样公司消失模铸件产品及模样2.1.3 2.1.3 热点之三热点之三:消失模铸造消失模铸造CAECAE和快速成型技术和快速成型技术v 将先进的CAE分析软件和快速制造技术用于消失模铸造已成为趋势。欧美国家消失模铸造企业目前主要的研究领域涉及以下几个方面:v对复杂铸

9、件如缸盖的发泡模具,用计算机动态模拟泡沫珠粒充填模腔的过程,用模拟结果指导射料枪的安放位置和排气塞的布局;v对发泡模具温度场模拟,用以指导模具壁厚和进排气设计；v模拟消失模铸造过程,即同时展现泡沫模消失过程和金属液充填过程,v用数控直接加工出泡沫原型的方法,再用消失模铸造工艺快速提供铸件样件;v开发多种采用快速制模的方法,缩短发泡模具的开模周期。2.2 2.2 北美和欧洲消失模铸造企业的基本情况北美和欧洲消失模铸造企业的基本情况v 美国、德国和意大利等发达国家是在几个汽车集团的积极参与下,致力于消失模铸造研究,经历了较长的技术积累,已进入大批量生产铝合金和黑色合金铸件的技术成熟期。v 下面列举

10、出了北美和欧洲采用消失模铸造生产铝合金铸件的前十大企业(见表1)和黑色合金铸件的前十大企业(见表2)的主要产品和产量情况。从表1知,2001年美国6家公司消失模铝合金铸件的总产量已超过8万吨,其中铝合金铸件年产超过万吨的公司就有4家。可以说在美国用消失模铸造生产铝合金铸件的产量大有超过黑色合金铸件产量的趋势。表表1 1 北美北美和欧洲铝合金消失模铸造十大企业和欧洲铝合金消失模铸造十大企业公司名称基本情况美国GM2Saturn公司年产1.035万吨铝合金缸体、缸盖和球铁铸件美国GM2Powertrain Saginaw厂年产1.775万吨铝合金(A356)缸体和缸盖铸件美国GM2Powertra

11、in Massena厂年产3.6万吨铝合金(319)铸件(汽车发动机铸件)德国BMW公司www.BMW.com生产轿车铝合金铸件(6缸缸体缸盖)美国Intermet Foundry公司年产1万吨铝合金(319/354/242)发动机铸件意大利Teksid Aluminum公司年产2万吨铝合金汽车铸件意大利Alluminio Dongo公司年产1.6万吨铝合金汽车铸件美国Maco公司年产0.63万吨铝合金泵体和传动箱体等美国Mercury Marine公司年产0.54万吨 铝合金(356)轿车和船舶铸件美国Willard Industries公司年产0.16万吨铝合金铸件图图4 4 美国美国In

12、termet FoundryIntermet Foundry公司消失模铸造产品公司消失模铸造产品表表5 5 北美和欧洲消失模铸造黑色合金铸造十大企业北美和欧洲消失模铸造黑色合金铸造十大企业公司名称基本情况美国Robinson Foundry公司年产1.2万吨灰铁和球铁铸件(汽车配件)美国Citation Foam Cast公司年产1.3万吨灰铁和球铁铸件(轿车、卡车配件及电机壳体)美国Advance Cast Products公司年产1.2万吨灰铁和球铁铸件(汽车配件)美国Metfoam Casting 公司年产1.8万吨灰铁和球铁铸件(汽车和机车辆配件)美国Waukesha Foundry

13、公司生产铬基合金、铜合金以及碳钢铸件荷兰Lovink 公司www.lffoundry3.nl年产1.2万吨灰铁和球铁铸件德国Handtmann 公司www.handtmann.de生产灰铁、球铁以及铝合金铸件墨西哥Arbomex公司.mx年产1.2万吨灰铁和球铁铸件(汽车配件)英国Linamar公司生产汽车和铁路配件(灰铁和铝合金)美国Mueller 公司生产泵体和阀体配件图图5 5 欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件3.3.国内消失模研究及应用现状国内消失模研究及应用现状3.1 3.1 国内消失模企业介绍国内消失模企业介绍v 20世纪90年代初，继美国德

14、国和日本等发达国家之后，中国掀起研究和推广消失模铸造技术的高潮，至今热度不减。国内主要生产企业按生产条件可以分为三大类。v3.1.1 3.1.1 采用国产闭环型消失模铸造生产线采用国产闭环型消失模铸造生产线v3.1.2 3.1.2 简易生产线或单机型消失模铸造简易生产线或单机型消失模铸造v3.1.3 3.1.3 采用国外引进型消失模铸造生产线采用国外引进型消失模铸造生产线3.1.1 3.1.1 采用国产闭环型消失模铸造生产线采用国产闭环型消失模铸造生产线v 这种采用机械、液压和电气方式的闭环型生产线砂箱数在24100箱不等，主要厂点有:长春光机所工厂(长春九龙铸造有限公司)、赤峰富龙集团铸业有

15、限公司、丹江口水利枢纽管理局机械厂、广西灵山县机械实业总公司、福州柴油机总厂、通海玛钢厂、温州瓯海实型铸造有限公司、山东兖州有色金属精铸厂和大连机车车辆厂(磁型)等，这类生产线一般投资在201000万元不等(其中包括白区部分的费用)。v 另外值得一提的是，山东工程机械厂采用国产设备，投资1000万（包括基建投资）建造了一条年产能力16000吨的消失模生产线（图5），主要铸件材质为灰铸铁、球墨铸铁和铸钢件，其中最大的灰铁铸件重达三吨。图图6 山东工程机械厂消失模铸造车间山东工程机械厂消失模铸造车间 3.1.2 3.1.2 简易生产线或单机型消失模铸造简易生产线或单机型消失模铸造v 通常是在铸造工

16、部仅设置一台(造型用)振动台,几个专用砂箱,或设带辊道的砂箱简易输送线;干砂一般为自然冷却,或设置简易砂冷却装置;另加一套真空系统，这种生产模式比较符合我国国情,花钱少、上马和见效快。生产厂家可依据资金状况选择，少则约2030万,多则几百万到上千万元。v 这种生产形式在我国(与日本一样)发展很快;尤其为近几年“异军突起”的私营或集体中小企业广泛采纳,这方面的主要厂点有:徐州电力铸钢厂、无锡永鑫实型铸造厂、重庆江南机械厂、广东紫金县联发合金钢制品有限公司以及山东五莲开元铸造有限公司、山东章丘圣达阀门厂、烟台宏源特种铸造有限公司等多家厂点。3.1.3 3.1.3 采用国外引进型消失模铸造生产线采用

17、国外引进型消失模铸造生产线采用国外引进型消失模铸造生产线及有关设备的厂点有下面这几家：(1)第一汽车厂轻型发动机厂于1993年从美国福康公司引进造型用震动台、生产EPS模的预发泡机和成型机各1台及进气歧管发泡模具1套,共4件约75万美元。(2)全椒柴油机总厂于1995年从美国福康公司引进消失模铸造生产线一条,预发泡机、成型机、粘结机和涂料搅拌机各1台及缸盖发泡模具1套,约300 万美元,其余国内配套,总投资人民币45005000万元。(3)长沙发动机总厂于1996年从意大利法塔铝公司引进自动化消失模铸造生产线一条,生产EPS模发泡设备预发泡机、成型机、模型胶合机各1台和进气管发泡模具1套合计约

18、300万美元;另加国内配套总投资约4000多万人民币。(4)赤峰富龙集团铸业有限公司1996年引进日本两条消失模铸造生产线约1600万人民币,另从美国引进预发泡机、成型机和粘结机各1台及进气管发泡模具1套,合计约80万美元,计划总投资约5000万人民币。1997年产量约1500吨,配套完成后生产能力可达10000吨。3.23.2消失模铸造的研究开发情况消失模铸造的研究开发情况v 我国已有多家高校和研究单位开展消失模铸造研究，主要有:清华大学、山东大学、华中理工大学等多所国内著名高校，充实了中国在消失模铸造这门新学科基础理论方面的研究，从而提高了中国在这一领域的学术地位和技术水平，必将对中国实铸

19、事业的发展起着深远的影响。v 消失模铸造是一门塑料、化工、机械、铸造融为一体的综合性多学科的(铸造新技术)系统工程。中国的铸造工作者在开发和推广应用这项新工艺的同时，就十分重视和致力于对实型铸造特定的原辅材料(如:EPS珠粒和板材、粘结剂等)和专用设备的研究开发。v1.涂料技术是消失模铸造技术的核心技术之一，涂料的性能对消失模铸件的质量具有直接的影响。目前国内生产的涂料性能达不到生产要求，为了提高国产涂料的性能，降低消失模铸造的成本，国内许多高校和科研院所做了大量的研究工作。山东大学在这一方面进行了大量的理论分析和实验工作，已经取得了可喜的成果。v2.铝铸件疏松渗漏,钢铸件增碳增氢,铁铸件的皱

20、皮等缺陷形成机理及消除措施的研究;v3.塑料珠粒的开发：目前国内大多数还是使用包装行业所用的可发性聚苯乙烯珠粒，这种原料用于一般铸件尚可，用于制造薄壁复杂的泡沫塑料模样就不适用了。目前国内有些生产厂家正在研究开发EPS和EPMMA的共聚混合物。v4.工装模具CAD/CAM：发泡成型模具和模片粘合用胎具是制模工序中最关键的工艺装备。对于缸盖、缸体等复杂铸件的模具应采用CAD/CAM来完成。有关的研究单位也正在相关的领域进行研究。v5.制模机和粘合机的国产化：开发高精度、高效制模机和粘合机，实现制模机和粘合机的国产化和系列化。v6.消失模与低压铸造等其他方法复合工艺的研究;v7.铝、铁、钢金属液充

21、型凝固特性的研究(包括物理测试仪器方法和计算机数值模拟,软件的开发和商品化);3.3 3.3 目前存在的主要问题目前存在的主要问题v 消失模铸造作为一种新型的先进的铸造技术，目前在我国处于技术积累阶段，正逐步走向成熟。在这一技术的应用推广过程中，企业应该注意积累自己的经验，深入掌握消失模的特性，不能急功近利，因噎废食。v 商品化配套程度差,各研究单位、生产厂家单枪匹马,封闭式运作,不可避免的低水平重复。工业发达国家在EPC技术的成套化,商品化方面有比较成熟的经验，值得我们借鉴。建议我国也要充分注意在EPC技术的综合性,组织各方力量,协同作战,发挥总体优势。v 在借鉴国外先进经验的同时，要十分重

22、视加强自己的引进、消化和研究开发能力。3.4 3.4 有中国特色的三大类消失模铸件有中国特色的三大类消失模铸件v目前中国已成功地大批量生产三大类消失模铸件，并逐渐形成中国消失模铸件的特色。这三大类铸件是：v3.4.1 3.4.1 箱体类铸件箱体类铸件v3.4.2 3.4.2 管接头和阀体类铸件管接头和阀体类铸件v3.4.3 3.4.3 耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件3.4.1 3.4.1 箱体类铸件箱体类铸件v 箱体类铸件具有尺寸精确、无须砂芯，可大批量生产较复杂铸件的优势。箱体类铸件是适合消失模铸造的一类铸件。一般而言，箱体越复杂，小石磨工艺越能发挥其优势。近三年来，在

23、箱体类铸造上，消失模铸造工艺大有取代树脂砂工艺的趋势。v 全国约有数十家铸造企业用消失模铸造工艺生产汽车用箱体类灰铸铁件获得成功。其中有代表性的知名企业见表3。表表3 3 消失模铸造生产箱体的企业消失模铸造生产箱体的企业序号厂名产品产量1合肥叉车集团铸锻厂8款箱体2800吨2山西华恩集团4款箱体2500吨3重庆飞龙机械制造公司3款箱体2000吨4四川成工机械集团7款箱体2000吨5日照五莲开元铸造有限公司2款箱体10000吨图图7 3058拖拉机箱体泡沫模样和铸件拖拉机箱体泡沫模样和铸件 目前国内最复杂的箱体是合肥叉车集团生产的3058拖拉机箱体。该铸件重75KG，轮廓尺寸为480450360

24、。该箱体是用三维设计完成的最新式样，其内部结构非为三个互相联通的腔势。若采用砂型铸造，其工艺难度系数高，国内还没有如此复杂的砂型箱体铸件。而消失模铸造只需分割成为四段泡沫模片，化整为零。然后将模片粘接成整体，铸造出铸件。铸件的表面粗糙度达到Ra12.5m，尺寸精度达到CT78级。符合外商要求，现已稳定生产，铸件出口美国。图图8 ZL50E装载机变速箱箱体泡沫模样和铸件装载机变速箱箱体泡沫模样和铸件v 成都成工工程机械铸造公司用消失模铸造技术成功批量生产最大的箱体。该箱体为装载机变速箱（ZL50E），重达320KG，最大尺寸为1025583595mm。该箱体模样是由8块泡沫模块粘结而成，与传统的

25、砂型铸造相比，箱体毛坯重量减轻15，成品率达到95，见图7所示。v图图9 日照五莲开元铸造有限公司生产的箱体铸件日照五莲开元铸造有限公司生产的箱体铸件v图图10 开元铸造有限公司生产的支架类铸件开元铸造有限公司生产的支架类铸件3.4.2 3.4.2 管接头和阀体类铸件管接头和阀体类铸件v 我国正在实施几大工程如南水北调、西气东送以及2008年的奥运会设施建设，以及城市房地产、水厂改造和污水处理等使市场对管接头和阀门的需求量猛增。采用消失模铸造工艺生产管接头与传统沙星铸造相比具有以下几点优势：v1.管接头铸件壁厚均匀，接口尺寸精确；v2.节约模具投资。因为消失模铸造在设计上可以将关键借口部分作出

26、标准结构件，对同规格但不同形状的接头（如三通和弯头），只需将管件本体和标准接口粘接成整体即可。因此消失模铸造所需的模具数量仅仅是砂型铸造所需数量的1/3左右。v3.消失模铸造可实现成串浇注工艺，成倍提高生产效率。v 在中国近五年涌现出有30多家消失模铸造企业从事管接头生产，全国做管接头和阀体的有代表性的企业见表4。表表4 4 消失模铸造生产管接头和阀体的企业消失模铸造生产管接头和阀体的企业序号厂名产品2003年产量1湖南桃江新兴铸管DN80-DN800规格管接头15000吨2河北邯郸新兴铸管DN1000-DN1600规格管接头5000吨3湖北咸宁鑫泰管件铸造厂DN60-DN1000规格管接头4

27、000吨4武汉钢铁公司轧辊综合厂DN100-DN1600规格蝶阀1500吨5山东章丘圣达阀门厂DN20-DN150规格阀体1000吨v 山东章丘圣达阀门厂从2003年开始生产消失模铸钢阀体，年产量在1000吨左右。另外，山东日照、临沂等地的企业也生产管接头、管件等铸件，年产量在1000吨到5000吨不等。v 生产管接头的龙头企业是湖南桃江新兴铸管公司。该公司2003年产量15000吨，实现利润1亿元。桃江新兴铸管的照片见图所示。武汉钢铁公司轧辊综合厂与2003年探索采用消失模铸造生产系列铸铁蝶阀阀体获得成功，最小阀体DN100重20KG，最大阀体DN1200重达900KG，见图11所示。200

28、3年产量达到1500吨，成为生产蝶阀阀体的消失模铸造专业厂。图图11 各类管接头以及各类管接头以及DN100-DN1200阀体模样阀体模样v图图12 山东章丘圣达阀门厂生产的阀体类铸件山东章丘圣达阀门厂生产的阀体类铸件3.4.3 3.4.3 耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件v 用于冶金行业、矿山机械以及热处理用的各种耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件多为易损件，其备品配件需求量很大。这类铸件很适合用消失模工艺铸造。国内采用消失模铸造生产各种耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件的几个知名企业见表5。表表5 消失模铸造生产耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件企业消失模铸造生产耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件企业

29、序号厂名产品2003年产量1山东临沂铁合金厂耐磨高铬铸铁件10000吨2无锡永鑫实型铸造公司耐热、耐磨和耐蚀合金钢铸件3000吨3江西新钢机械制造公司高锰钢和高铬铸铁2000吨4安徽百丰铸造有限公司合金结构钢铸件、不锈钢铸件2000吨5武汉恒昌特种铸钢厂耐磨耐热合金钢2000吨6烟台宏源特种铸造厂耐磨耐热合金钢5000吨图图13 13 高镍合金耐热钢热处理用料框高镍合金耐热钢热处理用料框v图10为无锡永鑫实型铸造公司生产的高镍合金耐热钢热处理用料框。该料框的泡沫模样是由五块粘结而成。图图14 不锈钢叶轮和高锰钢耐磨鼠笼不锈钢叶轮和高锰钢耐磨鼠笼v图10为武汉恒昌特种铸钢厂生产的水泵的不锈钢大小

30、叶轮和用于破碎煤矿的高锰钢耐磨鼠笼（400KG），这些铸件充分发挥消失模可化整为零后拼粘成整体的工艺思想，即采用多块泡沫片粘接而成模样，再采用消失模工艺整体铸造，提高了消失模铸件同传统砂型铸造竞争的优势。v图图15 烟台宏源特种铸造厂生产的耐热钢铸件烟台宏源特种铸造厂生产的耐热钢铸件3.5 3.5 消失模铸造服务的制造商和供应商配套齐全消失模铸造服务的制造商和供应商配套齐全 中国消失模铸造经过十多年的发展，涌现出多家为消失模铸造服务的设备制造商、模具制造商和材料供应商。表6为占有较大市场份额、信誉良好的部分企业名单。表表6 6 中国消失模铸造设备制造商、模具制造商和原料供应商中国消失模铸造设备

31、制造商、模具制造商和原料供应商设备制造厂商模具制造商消失模铸造原料供应商发泡珠粒泡沫粘胶造型用砂供应商北京天哲消失模铸造技术公司无锡东亭模具厂杭州余杭凯斯特有限公司北京嘉华天祥科技公司阳凯林铸材有限公司沈阳中世机械电器设备厂郑州中华模具厂宁波和桥化工有限公司长春长型铸造材料公司宜昌科博镁橄榄石有限公司无锡锡南铸造机械厂宁波靦州模具厂长沙紫龙实业公司武汉华大热工所山西中创集团长春创新铸业有限公司武汉正泰机械配件厂武汉华大热工所4.4.我国消失模铸造水平与国外的比较我国消失模铸造水平与国外的比较v 从我国消失模铸造生产的产品来看，与先进国家相比，其形状和品种基本相似，但复杂程度和质量水平差距仍较大

32、。我国消失模铸件产量偏低,大多数企业还处于技术积累阶段。v 消失模铸造技术没有形成生产汽车关键铸件（如缸体缸盖等）的市场，还没有把消失模铸造的优势发挥出来。v 我国今日的消失模铸造虽与工业先进国家相比还有一定差距，但在应用上是成功的;在生产方式上也从单件大中型铸件和大批量中小铸件并举发展，进而转向以大批量消失模铸造为主;在技术上已日趋成熟，并具一定水平。展望前景展望前景,中国的消失模铸造中国的消失模铸造大有作为！大有作为！v 目前国际市场对我国铸件出口需求量与日俱增，这对投资少、上马快，利于提高铸件质量适宜采用消失模铸造的我国广大中小企业无疑带来极好机遇;因此，可以预料，EPC技术不仅可在我国

33、汽车、柴油机等行业的大中型企业中得到较快发展，而且将在我国广大乡镇和私营中小铸造厂获得广阔的发展前景。这已成为当前中国消失模铸造领域发展的一大特色。第二部分第二部分消失模涂料对铸件缺陷影响的消失模涂料对铸件缺陷影响的研究和应用研究和应用主要内容主要内容v1.前言前言v2.由涂料造成铸件缺陷的种类、原因分析及试验由涂料造成铸件缺陷的种类、原因分析及试验研究研究v3.高润湿性涂料的现场使用效果高润湿性涂料的现场使用效果v4.对涂料的几点看法对涂料的几点看法v5.结束语结束语前前 言言v 由于消失模（消失模）铸造工艺所具有的特别由于消失模（消失模）铸造工艺所具有的特别显著的优点，使其在国内的发展和应

34、用十分迅速。显著的优点，使其在国内的发展和应用十分迅速。在该工艺的应用过程中也伴随着各种铸件缺陷的产在该工艺的应用过程中也伴随着各种铸件缺陷的产生，尽管生产单位采取了一些措施，也往往不能得生，尽管生产单位采取了一些措施，也往往不能得到令人满意的结果。到令人满意的结果。v 根据大量的试验研究并结合现场生产情况，我根据大量的试验研究并结合现场生产情况，我们发现大多数的铸件缺陷与涂料性能有着直接关系。们发现大多数的铸件缺陷与涂料性能有着直接关系。如果将涂料的某些性能提高，就可以相应地减少或如果将涂料的某些性能提高，就可以相应地减少或者消除许多铸造缺陷。本文针对某些铸造缺陷进行者消除许多铸造缺陷。本文

35、针对某些铸造缺陷进行了初步的理论分析和试验，并且在实际生产应用中了初步的理论分析和试验，并且在实际生产应用中取得了令人满意的效果。取得了令人满意的效果。v2.由涂料造成铸件缺陷的种类、原因分由涂料造成铸件缺陷的种类、原因分析及试验研究析及试验研究v2.1 2.1 铸件碳缺陷产生原因的分析及解决的方法铸件碳缺陷产生原因的分析及解决的方法 v2.2 2.2 夹渣缺陷产生原因分析及解决方法夹渣缺陷产生原因分析及解决方法 v2.3 2.3 气孔的产生原因分析及解决方法气孔的产生原因分析及解决方法 v2.4 2.4 夹涂料缺陷产生原因分析及解决方法夹涂料缺陷产生原因分析及解决方法 v2.5 2.5 铸件

36、夹砂缺陷的产生原因分析及解决方法铸件夹砂缺陷的产生原因分析及解决方法 v2.6 2.6 塌箱（非工艺因素）缺陷产生原因分析及解塌箱（非工艺因素）缺陷产生原因分析及解 决方法决方法v2.7 2.7 金属包砂（粘砂）产生原因分析及解决方法金属包砂（粘砂）产生原因分析及解决方法 2.1 铸件碳缺陷产生原因的分析及解决方法铸件碳缺陷产生原因的分析及解决方法 v 采用采用聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料制作铸件模样具有刚度好，价制作铸件模样具有刚度好，价格低廉等优点，它最大的缺点就是在热解过程中形成大量格低廉等优点，它最大的缺点就是在热解过程中形成大量的游离碳，这些游离碳往往给铸件造成缺陷，其主要表现的

37、游离碳，这些游离碳往往给铸件造成缺陷，其主要表现为铸铁件积碳，铸钢件增碳。为铸铁件积碳，铸钢件增碳。v 出现这种情况的铸件有以下几个特征：出现这种情况的铸件有以下几个特征：va）涂料层通身发黑涂料层通身发黑，在涂料层与铸件之间有一层碳黑，在涂料层与铸件之间有一层碳黑，涂料层外侧的沙子也被染黑，铸件表面除了有一层碳膜之涂料层外侧的沙子也被染黑，铸件表面除了有一层碳膜之外，泡沫塑料粒珠的网状痕迹消失，或在铸件某处聚集着外，泡沫塑料粒珠的网状痕迹消失，或在铸件某处聚集着部分碳黑。部分碳黑。vb）涂料层外侧的型砂显得涂料层外侧的型砂显得潮湿潮湿，这里有一部分的水分来，这里有一部分的水分来自自H2和和O

38、2的化合产生的水。的化合产生的水。2.1.1 聚苯乙烯泡沫塑料热解过程中碳黑产生的机理聚苯乙烯泡沫塑料热解过程中碳黑产生的机理探讨探讨v软化温度软化温度是指在这个温度下开始变软，是指在这个温度下开始变软，熔化温度熔化温度是指是指在这个温度下开始有部分单体的有机气体逐渐地分解在这个温度下开始有部分单体的有机气体逐渐地分解出来，如苯乙烯、甲苯、乙苯以及甲烷、乙烯等等。出来，如苯乙烯、甲苯、乙苯以及甲烷、乙烯等等。达到达到气化分解温度气化分解温度以后，分解出的气体会越来越多，以后，分解出的气体会越来越多，在残余的液态产物会全部转成气体，型腔内的气压变在残余的液态产物会全部转成气体，型腔内的气压变高。

39、高。聚苯乙烯泡沫塑聚苯乙烯泡沫塑料料是一种有机大分是一种有机大分子聚合物，主要由子聚合物，主要由苯乙烯苯乙烯聚合而成聚合而成软化温度软化温度熔化温度熔化温度气化分解温度气化分解温度7090 130150330左右左右表表1 不同合金温度浇注下热解产物的成分（质量分数，不同合金温度浇注下热解产物的成分（质量分数，%）v所有的单体有机气体都可以继续分解成所有的单体有机气体都可以继续分解成C和和H2，C为固体，为固体，H2为气体，如果为气体，如果H2遇到遇到O2，则变成，则变成H2O，这也是为什么浇注，这也是为什么浇注后靠近铸件处的型砂经常有水气的原因。后靠近铸件处的型砂经常有水气的原因。合金及浇合

40、金及浇注温度注温度小分子小分子气体产物气体产物蒸汽态产物蒸汽态产物苯苯甲苯甲苯乙苯乙苯苯乙烯苯乙烯多聚体多聚体铸铝铸铝75011.426.5710.380.7869.311.42铸铁铸铁1350 32.7951.613.210.1012.34微量微量铸钢铸钢1600 38.5752.733.57微量微量5.13微量微量v聚苯乙烯的分解过程如下所示。75 316316 576 形态变化初步分解聚苯乙烯从固态变为粘流态88424C HCH3CC H2C短链及单体800 以上深度裂解88424C HCHC HC 裂解+裂解42242CHC+2HC H2C+2H 裂解裂解2.1.2 消除碳缺陷的新方法

41、消除碳缺陷的新方法 va）设想：聚苯乙烯泡沫塑料从）设想：聚苯乙烯泡沫塑料从130330是呈是呈液体状态，如果浇注时液态的泡沫塑料能迅速地透液体状态，如果浇注时液态的泡沫塑料能迅速地透过涂料层从型腔中排出，那么型腔内泡沫塑料的气过涂料层从型腔中排出，那么型腔内泡沫塑料的气化产物将大幅度降低。化产物将大幅度降低。v在这种情况下，残留在型腔内的气化物将会很少，在这种情况下，残留在型腔内的气化物将会很少，在这剩余的很少的碳氢化合物气体中，即便再有部在这剩余的很少的碳氢化合物气体中，即便再有部分气体被分解成碳和氢，所产生的碳也很少，分气体被分解成碳和氢，所产生的碳也很少，碳缺碳缺陷就能得到有效控制陷就

42、能得到有效控制。vb）实际上所有的涂料对液态泡沫塑料都能或多或）实际上所有的涂料对液态泡沫塑料都能或多或少地排出一部分，如果浇注时涂料能够更迅速有少地排出一部分，如果浇注时涂料能够更迅速有效地排出泡沫塑料液态产物，效地排出泡沫塑料液态产物，最有效的方法就是最有效的方法就是浇注时液态泡沫塑料瞬间润覆在涂料的表面浇注时液态泡沫塑料瞬间润覆在涂料的表面，包，包括孔隙内的表面。在负压作用下，液态泡沫塑料括孔隙内的表面。在负压作用下，液态泡沫塑料迅速地被排出型腔。迅速地被排出型腔。v这种涂料对液态泡沫塑料的润覆作用，我们称为这种涂料对液态泡沫塑料的润覆作用，我们称为涂料对液态泡沫塑料的涂料对液态泡沫塑料

43、的润湿性润湿性。2.1.3 试验、结果及分析试验、结果及分析v透气性透气性与与润湿性润湿性的关系的关系:下面通过试验分析润湿性对下面通过试验分析润湿性对金属充型能力的影响以及金属充型能力的影响以及润湿性润湿性和和透气性透气性的关系：的关系：a）润试角测试）润试角测试b）透气性测试）透气性测试c）流动性试验）流动性试验d）试验结果分析）试验结果分析va）怎样来判断润湿性的高低呢）怎样来判断润湿性的高低呢?常用的方法是常用的方法是测量测量润湿角润湿角。v图图1 液态聚苯乙烯试样润湿涂料片示意图液态聚苯乙烯试样润湿涂料片示意图 v把四种不同的涂料涂敷在同一块不锈钢板上，涂层把四种不同的涂料涂敷在同一

44、块不锈钢板上，涂层厚度厚度0.8mm，每种涂料的涂层面积，每种涂料的涂层面积4040mm，每，每种涂料上放上一个种涂料上放上一个12mm的聚苯乙烯泡沫塑料球的聚苯乙烯泡沫塑料球（图（图1），然后迅速放入），然后迅速放入600的箱式电炉中，保温的箱式电炉中，保温10S，取出测量润湿角。，取出测量润湿角。v图图2 聚苯乙烯液态产物聚苯乙烯液态产物 图图3 润湿角的测量润湿角的测量 润湿涂料层示意图润湿涂料层示意图v测量方法：式样冷却后，从中间切开，断面测量方法：式样冷却后，从中间切开，断面经放大后测量相应的角度（图经放大后测量相应的角度（图3）。）。涂料种类：涂料种类：1.美国亚特兰涂料；美国亚特

45、兰涂料；2.无润湿剂涂无润湿剂涂料；料；3.有少量润湿剂的涂料；有少量润湿剂的涂料；4.有综合润湿剂有综合润湿剂的涂料。的涂料。2，3，4均为自配涂料，基本配方相均为自配涂料，基本配方相同。试验结果见表同。试验结果见表2。表表2 42 4种不同涂料的润湿角测量结果（种不同涂料的润湿角测量结果（）1 1号涂料号涂料2 2号涂料号涂料3 3号涂料号涂料4 4号涂料号涂料试样试样1 18686828228281515试样试样2 28989808026261616试样试样3 38484858530301818b）流动性试验）流动性试验v将泡沫塑料切成断面为将泡沫塑料切成断面为1010mm的标准流动试验

46、的标准流动试验试样（图试样（图4），金属材料为），金属材料为99.9%的纯铝，浇注温的纯铝，浇注温度为度为720，浇注压力，浇注压力-0.05MPa。v图图4 制作的流动性试样以及浇注后的试样制作的流动性试样以及浇注后的试样表表3 3 涂料的透气性、润湿性及流动性测试结果涂料的透气性、润湿性及流动性测试结果涂料编号涂料编号涂料的高温涂料的高温透气性透气性（10Pa10Pa）LEPSLEPS对涂料的对涂料的润湿性润湿性()合金液的合金液的充型能力充型能力流动流动长度长度(cm)(cm)气隙气隙长度长度(mm)(mm)1 1号号565675.0475.0466.566.525252 2号号5050

47、34.1434.141061065 53 3号号828282.682.648.248.227274 4号号454548.3948.39808014.514.55 5号号52529.499.49108.7108.74 4v涂料的透气性与润湿性及流动性测试结果如表涂料的透气性与润湿性及流动性测试结果如表3所示。所示。v5号试样在金属液流动过程中产生的气体较少，而泡号试样在金属液流动过程中产生的气体较少，而泡沫塑料主要以液态形式排出涂料层，在金属液前沿沫塑料主要以液态形式排出涂料层，在金属液前沿即将凝固前，其气隙呈负压状态，在真空吸力作用即将凝固前，其气隙呈负压状态，在真空吸力作用下迫使前沿尚未完全

48、凝固的下层金属液向前流动一下迫使前沿尚未完全凝固的下层金属液向前流动一小段，就形成了鹅头的金属前沿。小段，就形成了鹅头的金属前沿。图图5 浇注过程中金属液前沿的形态浇注过程中金属液前沿的形态左为润湿性差的涂料左为润湿性差的涂料 右为润湿性好的涂料右为润湿性好的涂料v图图6是从试样表面剥下来的涂料横断面扫描图像，可是从试样表面剥下来的涂料横断面扫描图像，可以明显地看出在涂料的孔隙排出的丝状泡沫塑料的以明显地看出在涂料的孔隙排出的丝状泡沫塑料的产物。产物。图图6 涂料片横断面扫描图像涂料片横断面扫描图像（左为浇注前的涂料片，中和右（左为浇注前的涂料片，中和右c为浇注后的涂料片）为浇注后的涂料片）c

49、）试验结果分析试验结果分析v上述试验结果说明上述试验结果说明润湿性润湿性好的涂料即使好的涂料即使透气透气性性差一些，也有利于提高金属液的流动性。差一些，也有利于提高金属液的流动性。或者说在浇注过程中或者说在浇注过程中润湿性润湿性好的涂料更容易好的涂料更容易排出泡沫塑料液态产物，减少型腔内气化量，排出泡沫塑料液态产物，减少型腔内气化量，对于铸钢件可以明显降低增碳的量。对于铸钢件可以明显降低增碳的量。2.2 夹渣缺陷产生原因分析及解决方法夹渣缺陷产生原因分析及解决方法v夹渣缺陷产生的原因主要有：夹渣缺陷产生的原因主要有：va）浇注时，金属液带进型腔里）浇注时，金属液带进型腔里的渣的渣 vb）由涂料

50、性能造成的夹渣缺陷）由涂料性能造成的夹渣缺陷:v i）骨料（耐火材料）耐火度）骨料（耐火材料）耐火度不够不够 v ii）涂料含有较多的酸性骨料）涂料含有较多的酸性骨料（SiO2）或含有较多的低熔点物）或含有较多的低熔点物质质 v解决方法：解决夹渣缺陷最有效的方法就是采用解决方法：解决夹渣缺陷最有效的方法就是采用耐火度高的中性或弱碱性耐火骨料，并且尽可能耐火度高的中性或弱碱性耐火骨料，并且尽可能少的添加低熔点材料。少的添加低熔点材料。图图7 涂料被金属液冲刷破损示意图涂料被金属液冲刷破损示意图2.3 气孔的产生原因分析及解决方法气孔的产生原因分析及解决方法v与涂料相关的气孔缺陷有两种与涂料相关的