消失模铸造国内专利技术综述

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 消失模铸造国内专利技术综述 摘要：消失模铸造技术是一种先 进的精密铸造技术，本文对国内消失模 铸造技术发展路线进行了分析研究，另 外，分析了防止消失模铸造过程中增碳 问题的一些方法。 中国论文网 /8/view-12886278.htm 关键词：消失模；铸造；发明； 专利 引言 消失模铸造技术是一种近无余量、 精确成型的新技术，它是采用泡沫塑料 制成与零件结构和尺寸完全一样的实型 模样，经浸涂耐火粘结涂料，烘干后进 行干砂造型，振动紧实，然后浇入金属 液使模样受热气化消失，从而得到与模 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 样形状一致的金属零件的精密铸造方法。 与其他铸造工艺相比，消失模铸造基本 上不用型芯，简化了工序，缩短了生产 周期，不用脱模、修型和合箱等，减轻 了劳动强度，改善了操作条件，没有分 型面，提高了铸件的尺寸精度，减少了 机加工量。 1.消失模铸造工艺发展 目前，广泛应用的负压消失模铸 造是把涂有耐火材料涂层的泡沫塑料模 样放入砂箱，模样四周用干砂充填紧实， 然后在砂箱上铺上塑料薄膜密封，通过 真空泵抽气使铸型内外因压力差而使型 砂紧实，浇注时高温金属液使其热解 “消失”，并占据泡沫塑料模所推出的空 间而最终获得铸件，如图 1 所示。 在发展过程中，逐渐出现了消失 模铸造压力凝固技术、空壳消失模铸造 技术、反重力消失模铸造技术、振动消 失模技术、真空负压吸注消失模铸造技 术等不同的消失模铸造形式。 1.1 消失模铸造压力凝固技术 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1990 年法国皮奇尼铝公司、皮奇 尼铅公司（申请号： CN90108175、CN90108176、CN901087 07）就加压凝固消失模铸造技术申请了 发明专利。其技术方案为，当金属全部 充满型腔，且大部分气化物已经排出时， 给铸型施加一个增加速率的压力，由于 穿过型砂时载荷的损失，在熔融金属和 型砂交界面上会迅速暂时形成过压，然 后进行减压，再保持压力恒定不变，直 至完全凝固，可以用于铝合金消失模铸 造。 2008 年华中科技大学的樊自田等 对铝合金或镁合金消失模铸造加压凝固 方法及装置进行了专利申请（申请号： CN200810197390） ，其是在浇入合金溶 液后，对砂箱进行密封，向砂箱通入压 力为 0.1MPa-1.2MPa 的压缩气体，充气 速率 0.002MPa/s-0.1MPa/s、压力保持时 间为 0.3min-30min，金属液在气压下凝 固，加压凝固的装置如下图 2 所示。 在凝固的熔融铝合金金属液上施 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 加一定的压力，能够减少针孔，提高铸 件密度，改善铸件力学性能，消失模铸 造中铝镁合金金属液凝固散热慢，热梯 度小，凝固时间长，容易析出形成针孔， 产生缩孔、缩松，压力凝固技术能消除 铝合金或镁合金消失模铸件的这些缺陷， 能够提高铸件质量，改善机械性能，扩 大铝合金或镁合金消失模铸造的应用。 1.2 空壳消失模铸造技术 空壳消失模铸造技术是在浇注金 属前先将泡塑模型进行去除。1994 年秦 升益（申请号：CN94108041）采用湿 态覆膜砂填箱充实，随后将其放入烘箱 内加热烘烤，泡沫塑料受热气化，湿态 覆膜砂受峁袒 形成坚硬的热固性壳 体，即壳状铸型，再将金属液浇入其内， 形成所需铸件。该方法铸件尺寸精度高， 表面光洁，环境污染小，壳型可以长期 存放。 2003 年魏靖奇（申请号： CN200310103188.4） 、2008 年安徽应流 铸业有限公司（申请号： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 CN200810007693.1） 、2010 年桃江新兴 管件有限公司（申请号： CN201010160650.4）在将消失模上涂料 后，将消失模放入窑内进行焙烧，制得 高强度模壳，再浇入金属，进行铸造。 2009 年侯马市模范机械制造有限 公司（申请号： CN200810147464.X，CN200910075632. 3） 、2009 年宁波通达精密铸造有限公司 （申请号：CN200910095699） 、2010 年 姚会元（申请号：CN201010224603.1） 、 2012 邯郸慧桥复合材料科技有限公司 （申请号：CN201210283983）等申请 了一种消失模空壳精密铸造方法，如图 3 所示，其为用喷灯或氧气，将 EPS 模 型烧掉，或用感 应加热气化 EPS 模型，留下空壳 后立即进行浇注。 2011 年大连交通大学（申请号： CN201110325864） 、2013 年岳阳凯达精 铸制造有限公司（申请号： CN201310184202）申请了一种绿色消 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 失模铸造工艺，其为浇注之前采用加热 法消泡缩容去除发泡模，不让发泡模在 浇注过程中气化消失，而是让它消泡缩 容，以便回收利用，不排放污染气体， 从而达到绿色环保的目的。 2011 年长沙楚顺置业有限责任公 司提出（申请号：CN201110133492） ， 不烧掉消失模泡塑模样，而是采用分型 面，如图 4 所示，在放入泡塑模样，填 入砂成型后，开箱，将模样取出，该方 法不会产生大量有害气体和熔渣，提高 了铸件的内外表面的质量。 空壳消失模铸造技术在浇注前脱 去了泡沫模样，可以解决普通消失模铸 造气孔、夹杂等缺陷，还可以防止产生 碳缺陷，减少了铸件表面的碳含量，避 免铸造过程中增碳的技术障碍。 1.3 反重力消失模技术 2002 年华中科技大学樊自田等 （申请号：CN02115638） 、2013 年青岛 五洋铸机有限公司（申请号： CN201310492881）申请了一种反重力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 消失模铸造技术，反重力铸造是一种利 用压力差反重力地浇注液态金属的方法， 如图 5 所示。将熔化精炼后的镁、铝合 金金属液，送入浇注炉内保温待浇，浇 注炉内通入可控压力的惰性气体，在其 压力作用下使镁、铝合金金属液由砂箱 底部进入，将消失模铸造模样气化，冷 却凝固后形成镁、铝合金铸件。 反重力消失模铸造技术，液态合 金在可控的压力下进行补缩凝固，提高 了合金的充型能力，合金铸件的组织细 密。 1.4 振动消失模铸造技术 2007 年华中科技大学樊自田等人 公开了一种振动消失模铸造技术（申请 号：CN200710168429） ，2010 年刘玉满 同样对振动消失模铸造进行了专利申请 （申请号： CN201010241721.3、CN201110356451.5 ） ，在液态金属浇注步骤前、液态金属 浇注步骤过程中及其凝固期间、或者液 态金属浇注步骤后的凝固期间，采用振 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 动电机振动的机械振动台，或者采用电 磁振动或偏心振动的振动台，对装有泡 沫模样和散砂的砂箱实施振动，如图 6 所示。 振动消失模铸造技术， 边振动边进行浇注，其适合于铝合金、 镁合金、铜合金等有色金属零件的消失 模铸造，也适合于铸铁、铸钢等黑色金 属零件的消失模铸造。采用该铸造方法 可以细化消失模铸造铸件组织，能使其 在凝固过程晶粒细化，气体充分排除， 并使其晶界问的夹杂物碎化且弥散均匀 分布，从而全面强化了铸件机械性能。 1.5 真空负压吸注消失模铸造技 术 2009 年颜凤娟（申请号： CN200910182706） 、2010 年常州市博海 铸件制造有限公司申请了（申请号： CN201010186667）一种真空负压消失 模的吸注方法及装置，如图 7 所示。装 模填砂后，开启控制装置以及负压装置， 将吸注管的吸入端埋入浇注液中，持续 对型腔及吸注管抽真空，容器内的金属 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 溶液以一定的流速通过控制装置导入到 浇道系统中，浇道系统及铸件模样受金 属溶液热量汽化形成型腔，金属溶液充 满型腔冷却后形成铸件。 采用本发明的方法能够以稳定的 吸注速度进行吸注，并且在吸注过程中 可以避免金属溶液与空气进行接触，防 止了金属熔液氧化，提高铸件的品质质 量。液态下的镁、铝合金与空气接触时 极易氧化、吸气，易在铸件中形成大量 的氧化杂物和气孔，本方法适合消失模 铸造镁、铝合金。 1.6 其他消失模铸造技术 消失模离心铸造技术。2001 年北 京仁创科技有限公司（申请号： CN01136608.7） ，2009 年望城县日明特 种铸造厂（申请号： CN200910044717.5）公开了一种将消失 模铸造技术与离心铸造技术结合起来的 消失模离心铸造工艺。采用消失模离心 铸造，生产的铸件无气孔、疏松，尺寸 精度和强度高，并且能够适应各种不同 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 形状铸件的要求。 图 7 真空负压吸注消失模技术 2.避免增碳的方法 消失模铸造过程中，由于有消失 模泡塑模样的热解产物，熔融金属液会 吸收塑料模型在气化的过程中产生的碳， 容易造成最终铸件中的碳水平上升，因 此消失模铸造的铸件上容易产生增碳现 象或形成碳残余，来自塑料模型的碳进 入金属中后可能导致铸件的性能下降， 因此，如何将碳残余减少到最少一直是 消失模铸造工艺的巨大挑战。如前述所 述，空壳消失模铸造技术能有效的控制 消失模铸造过程中的增碳问题，另外， 还有一些其他避免增碳的方法。 2004 年黄刚（申请号： CN200410081316）申请了一种克服汽 车曲轴箱铸件水道油道粘砂和碳黑缺陷 的方法，其通过选用硅砂作为型砂，粒 度为 40-70 号筛孔，型砂粒度的选择兼 顾既能防止粘砂缺陷产生，又保证良好 的透气性能，可以防止生热解夹杂物缺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 陷产生。 2005 年蒋斌沅（申请号： CN200510032256）通过改型减量、排 气减压和合理地设置浇注系统，来减少 实型铸造中的碳的产生，改善碳的排出， 来达到减少实型铸造中残余碳和碳钢铸 件产生增碳现象的问题。 2008 年沧州宏丰精密铸造有限公 司（申请号：CN200810152356）通过 采用氩氧炉将奥氏体不锈钢熔炼钢水含 碳量降至 0.015%以下，再应用消失模 铸造技术，来减少增碳。 2012 年徐州鹏举金鱼草工艺品有 限公司（申请号：CN201210390023） 公开了一种消除消失模铸铁件碳黑缺陷 的装置，通过将聚苯乙烯l 泡材料制 作楔形排气集渣体，排气集渣体圆周面 为渐变形曲面，曲面最细的部位在铸铁 件的边沿处，利于毛刺清理。在渐变形 曲面上粘接涂料涂层，排气集渣体安装 在铸件最后凝固的部位，或者铸件结构 较复杂、最容易阻碍残留物上浮的部位， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 浇铸时排气集渣体受热溶化形成的空间 及时引导泡沫塑料模具气化后的大量气 体排出，达到消除碳缺陷的目的。 2014 年遵义金业机械铸造有限公 司（CN201410323708）公开了一种消 失模生产低碳铸件工艺方法，在浇铸过 程中提前在 500-550 摄氏度温度下气化 消失模，在消失模表面喷涂水溶性硅酸 盐，水溶性硅酸盐涂层内表面能有效吸 收消失模气化过程中的二氧化碳并对涂 层起到硬化的作用，从而有效防止消失 模在气化过程中产生的二氧化碳进入铸 件。 2014 年通用电气公司（申请号： CN201310098984）通过涂覆于所述泡 沫模型上的耐火涂层，该耐火涂层包含 可对所述泡沫模型的气化反应起催化作 用的催化剂，催化剂能引发或加速泡塑 模型的气化，而减少碳残余的形成，来 实现防止铸件增碳的目的。 2014 年山西模范机械制造有限公 司（申请号：CN201410435845）通过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 13 在 EPS 或