木型工培训教案表.doc

木型工培训教学计划表班别：木型工培训班 培训时间：2012年11月21日 2012年11月23日序号教学内容授课教师学时授课日期上课时间备注1掌握消失模技术的概念季鹏飞4课时11月21日7:30-11:302学习消失模生产线工艺流程季鹏飞4课时11月21日13:00-17:003学习消失模制型特点季鹏飞4课时11月22日7:30-11:304消失模生产生产中注意事项季鹏飞4课时11月22日13:00-17:305学习消失模作业操作规程季鹏飞4课时11月23日7:30-11:306学习消失模操作安全管理规定季鹏飞4课时11月23日13:00-17：30木型工培训教案课 题木型工培训课时安排24课时检查签字工种（班级）木型工教学目的通过培训，使木型工充分掌握炼钢技术知识。重 点掌握消失模技术的概念了解我车间消失模技术的现状和挑战学习消失模制型的操作规程及安全规定木型工工实际操作难 点消失模技术及概念利用消失模作型的工艺流程消失模实际操作木型工培训教案教学内容第一课时消失模技术的概念：消失模铸造又称为干砂实型负压铸造，国外称之为EPC，是目前国际上最先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为21世纪绿色铸造。消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。 1958年，美国的H.F.shroyer发明了用可发性泡沫塑料模样制造金属铸件的专利技术并取得了专利(专利号USP2830343)。最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的。采用粘土砂造型，用来生产艺术品铸件。采用这种方法，造型后泡沫塑料模样不必起出，而是在浇入液态金属后聚苯乙烯在高温下分子裂解而让出空间充满金属液，凝固后形成铸件。1961年德国的Grunzweig和Harrtmann公司购买了这一专利技术加以开发。并在1962年在工业上得到应用。采用无粘结剂干砂生产铸件的技术由德国的H.Nellen和美国的T.R.Smith于1964年申请了专利。由于无粘结剂的干砂在浇注过程中经常发生坍塌的现象，所以1967年德国的A.Wittemoser采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型材料，用磁力场作为粘结剂。这就是所谓磁型铸造。1971年，日本的Nagano发明了V法(真空铸造法)，受此启发，今天的消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。在1980年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国实型铸造工艺公司(Full Mold Process，Inc)的批准。在此以后，该专利就无效了。因此，近20年来消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。1979年，由我国著名消失模铸造专家、中国科学院长春光学精密机械研究所研究员刘立中教授领导的课题组，在中国最早开始了消失模铸造的原理性试验。同年，刘立中教授在全国铸造工艺学会上发表了“消失模铸造三场理论”论文报告，在国内首次系统阐述了这一方法的特点和规律性。1982年，在大量实验室试验的基础上，刘立中教授主持在光机所工厂建成了一条消失模铸造实验生产线。刘立中教授主持完成了数十个技术先进、功能完备、配置合理、生产高效的消失模铸造流水生产线工程。第二课时消失模铸造工艺特点：1.铸件精度高消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5m；铸件尺寸精度可达IT7至9；加工余量最多为1.5至2mm，可大大减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工间。 2.设计灵活为铸件结构设计提供了充分的自由度。可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件。 3.无传统铸造中的砂芯因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均。 4.清洁生产型砂中无化学粘结剂，低温下泡沫塑料对环境无害，旧砂回收率95%以上。 5.降低投资和生产成本减轻铸件毛坯的重量，机械加工余量小。 消失模铸造工艺与其他铸造工艺一样，有它的缺点和局限性，并非所有的铸件都适合采用消失模工艺来生产，要进行具体分析。主要根据以下一些因素来考虑是否采用这种工艺。1、铸件的批量 批量越大，经济效益越可观。2、铸件材质 其适用性好与差的顺序大致是:灰铸铁-非铁合金-普通碳素钢-球墨铸铁-低碳钢和合金钢；通过必要的准备以不致使工艺实验、调试周期过长。3、铸件大小主要考虑相应设备的使用范围（如振实台，砂箱）。4、铸件结构铸件结构越复杂就越能体现消失模铸造工艺的优越性和经济效益，对于结构上有狭窄的内腔通道和夹层的情况，采用消失模工艺前需要预先进行实验，才能投入生产。第三课时生产原理与工艺流程概述： 该法按EPC工艺先制成泡塑模型，涂挂特制涂料，干燥后置于特制砂箱中，填入干砂，三维振动紧实，抽真空状态下浇铸，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模一样的铸件，冷凝后释放真空，从松散的砂中取出铸件，进行下一个循环。1、 制作泡塑气化模具（手工、机械）；2、 泡塑气化，模具主合后烘干；3、 泡塑气化模具表面刷、喷耐火涂料后再次烘干（一定干透）；4、 将特制砂箱置于三维振实台上；5、 填入低砂（干砂）振实、刮平；6、 将烘干的泡塑气化模具放于底砂上，按工艺要求分成填砂，自动振实一定时间后刮平箱口；7、 用塑料薄膜覆盖砂箱口，放上浇口杯，接负压系统。紧实后进行钢液浇铸，泡塑气化模具消失，金属液取代其位置；8、 铸件冷凝后释放真空并翻箱，取出铸件，进行下一个循环。第四课时一、消失模铸造的主要优点1 铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点； 2 铸件的表面光洁度高； 3 取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品； 4 不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品； 5 采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品； 6 大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部和废砂处理工部； 7 落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度； 8 铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少50%以上； 9 可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的制约，减少了铸件的内部缺陷； 10 负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度； 11组合浇注，一箱多件，大大提高了铸件的工艺出品率和生产效率；12.减少了加工裕量，降低了机加工成本； 13易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产； 14可以取消拔模斜度； 15使用的金属模具寿命可达10万次以上，降低了模具的维护费用； 16减少了粉尘、烟尘和噪音污染，大大改善了铸造工人的劳动环境，降低了劳 动强度，以男工为主的行业可以变成以女工为主的行业； 17简化了工艺操作，对工人的技术熟练程度要求大大降低； 18零件的形状不受传统的铸造工艺的限制，解放了机械设计工作者，使其根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状； 19可减轻铸件重量； 20降低了生产成本； 21简化了工厂设计，固定资产投资可减少3040%，占地面积和建筑面积可 减少3050%，动力消耗可减少1020%； 22消失模铸造工艺应用广泛，不仅适用于铸钢、铸铁，更适用于铸铜、铸铝等； 23消失模铸造工艺不仅适用于几何形状简单的铸件，更适合于普通铸造难以下手的多开边、多芯子、几何形状复杂的铸件； 24消失模铸造工艺可以实现微震状态下浇注，促进特殊要求的金相组织的 形成，有利于提高铸件的内在质量； 25在干砂中组合浇注，脱砂容易，温度同步，因此可以利用余热进行热处理。特别是高锰钢铸件的水刃处理和耐热铸钢件的固溶处理，效果非常理想，能够节约大量能源，缩短了加工周期； 26利用消失模铸造工艺，可以根据熔化能力，完成任意大小的铸件。2、 消失模铸造与传统的砂型铸造相比较有如下显著优点 1、 消失模铸造不需要分型和下芯子，所以特别适用于几何形状复杂、传统铸造难以完成的箱体类、壳体类铸件、筒管类铸件。 2、 消失模铸用干砂埋模型，可反复使用，工业垃圾少，成本明显降低。 3、 消失模铸造没有飞边毛刺，清理工时可以减少80%以上。 4、 消失模铸造可以一线多用，不仅可以做铸铁、球铁，还可以同时做铸钢件，所以转项灵活，适用范围广。 5、 消失模铸造不仅适用批量大的铸造件，进行机械化操作，也适用于批量小的产品手工拼接模型。 6、 消失模铸造如果投资到位，可以实现空中无尘，地面无砂，劳动强度低，做业环境好，将以男工为主的行业变成了以女工为主的行业。 7、 消失模铸造取消了造型工序，有一定文化水平的人，经过短时间的培训就可以成为熟练的工人，所以，特别适用技术力量缺乏的地区和企业。 8、 消失模铸造适合群铸，干砂埋型脱砂容易，在某些材质的铸件还可以根据用途进行余热处理。 9、 消失模铸造不仅适用于中小件，更适用做大型铸件，如：机床床身、大口径管件，大型冷冲模件，大型矿山设备配件等，因为模型制作周期短、成本低、生产周期也短，所以特别受到好评。第五课时消失模铸造生产线一、单机或简易型铸造生产线通常在铸造车间设置1-2台(造型时用)三维振动台，几个-10多个专用砂箱，砂箱吊运或设有辊(轨)道的砂箱简易输送线，干砂一般是自然冷却或设有简易型砂冷却装置，另加一套抽真空系统和砂除尘筛分设备。投资灵活，费用在8-15万，生产规模一般在500-5000吨。 这种生产模式是比较符合我国国情，花钱少，上马快，深受我国广大中小企业欢迎，发展十分迅速。这类工厂占我国消失模铸造厂点的90%以上。 二、国产型消失模铸造流水线采用机械、液压、气动和电控方式，自行设计的国产型生产线，其砂箱数在10 -50余个不等；均设有砂冷却系统设备；生产规模在年产200030000吨，投资在50万400万不等。这类生产厂点约有30家(条)。特点是系统完整，功能齐全，连续作业，适合大批量、大规模生产 。 三、国外引进型消失模铸造引进国外的这些工厂中，投资少则为约1000余万元，多则为(累计)约8000万元，一般在4000至5000万元之间。第六课时消失模生产注意事项1、防止增碳消失模容易产生增碳缺陷，目前在我国还没有很好的方法完全解决该种缺陷，这也是众多铸造厂家不敢上消失模或上了消失模生产线却不能批量生产的一个原因。增碳缺陷产生的原因主要是泡沫材料含有碳，浇注时泡沫燃烧分解出游离碳，碳侵入钢水所致。经过试验，发现其增碳有一定的规律性，即铸件表面增碳，而心部几乎不增碳；内浇口附近不增碳，而离内浇口越远，增碳越严重。采取如下相应措施，可使铸件成分基本在工艺要求范围内。 (1) 选择含碳量少的泡沫材料，这是关键，目前消失模铸造用材料主要有EPS ， STMMA ， EPSMMA 三种，其含碳量依次减少。其中EPS 的特点是含碳量大，但其发气量小，浇注时不易返喷，且其价格便宜，在铸铁件和要求不高的上应用较多。EPSMMA 的特点是含碳量少，但发气量大，易造成返喷现象，且材料价格贵，一般在低合金钢上使用较多。STMMA 则是兼顾两者的优点，具有发气少、含碳低的优点，是用消失模生产的首选材料。 (2) 消失模模样的密度非常重要，只要表面光洁，密度低，可以降低增碳现象，同时发气量少。 (3) 利用离内浇口越远，增碳越严重的特点，在离内浇口最远端或在铸件的最高点设置冒口，使先进入铸件的增碳污染严重的钢水进人冒口内，同时冒口还起到集渣、集气的作用。使用该工艺，可使铸件整体含碳量控制在工艺要求范围内 。2、涂料作用(1)避免钢水和砂子直接接触，保证铸件表面质量； (2)提高泡沫的强度，使其在搬运过程中不变形； (3)使浇注时产生的气体通过涂层排出抽走。 3、涂料的涂刷和涂料烘干（1）涂料的涂刷最好不要一次完成，一次完成涂刷会使涂层变厚，涂料易开裂，应上二至三层，涂层整体厚度应控制在1mm 左右。控制涂层厚度的原则是，在铸件不粘砂的前提下，涂层应尽量薄，以便于气体能尽快通过涂层排出。 （2）每层涂料上完后必须要烘干，方可进行下一轮涂刷或造型，如果涂层没干透，浇注时钢水遇到水分会产生大量气体，造成返喷，另外涂层没干透，涂料透气性差，气体无法及时排出，易使铸件产生气孔、渣孔。 4、防止返喷返喷是消失模铸造中常发生的现象，返喷严重时可能会危及浇注工的人身安全，必须予以重视，为减轻喷现象，可采取如下措施。 (1) 泡沫模型密度要小，在保证泡沫表面质量，保证模型强度的前提下，泡沫应做得越轻越好，以减少浇注时的发气量。 (2) 泡沫模型上涂料前一定要烘干，每批泡沫模型目前应抽检其烘干过程的重量变化，做出烘烤重量变化曲线图，只有在重量不再发生变化情况下方可上涂料。 (3) 浇注系统，特别是直浇道和横浇道不应上涂料，这样可以使浇注时产生的气体能快速充分地抽走，而且不上涂料，节省了涂料的消耗。 (4) 在浇口杯处上面盖一个档板，可把返喷上来的钢水挡住，使其不能飞溅出来，危及现场操作工人。 5、防止塌箱当一箱中串联铸件较多时，由于各模型同时气化，造成真空度不够，易造成塌箱，防止塌箱应注意：(1) 保持砂箱内的足够稳定的真空度。 (2) 控制好浇注温度，同时浇注速度尽量与模型的气化速度一致，防止浇注过慢导致冷隔浇不进，造成塌箱。第七课时常见消失模缺陷分析消失模铸造工艺与传统的铸造工艺不同，因而，铸件上产生的一些铸造缺陷也是其他造型工艺所未见过的。对待铸造缺陷，应根据消失模铸造工艺的特点作具体分析，从而采取正确的对策。1、铸型损坏铸型损坏是用无粘结剂型砂时颇为常见的缺陷，大致有以下几种：(1)铸型上部塌。铸型上部砂层太薄时，可能因金属液的浮力而损坏，也可能因其正下方在浇注时出现空洞而塌下。因此，铸型上部应有足够的吃砂量。(2)型腔内局部产生空洞而致铸型损坏。浇注过程中，如果金属液置换消失模的过程不顺畅，金属液流的前端短暂地停顿不流，在发泡模和金属液流之间形成空洞，空洞处的铸型因受金属液的热作用而损坏。在此情况下，应改进浇注方案，使液流前端持续、不停顿地流动。此外，在发泡模分解产生的气体压力高、排气不良时，也会造成空洞。(3)浇注系统设置不当而致的铸型损坏。制造较大的铸件时，如内浇道太短，铸件与横浇道之间的砂层太薄，会导致这一薄砂层损坏。2、浇注不足浇注温度低的合金(如铝合金)，金属液流动性之低是按其他铸造工艺的经验难以想象的。因而，浇不足或冷隔等是常见的缺陷。生产薄壁铸件时，也易产生浇不足缺陷。适当提高浇注温度，是首先应该考虑的措施。如这类缺陷比较多发，应考虑增加砂箱中的减压程度。减压是缩短浇注时间的有效措施。浇注时间缩短，对防止浇不足和冷隔是十分有效的。如果发泡模的密度太高，则降低发泡模的密度也是有效的措施。3、粘砂采用消失模铸造工艺时，粘砂是常见的铸造缺陷之一。以下几点都可能是铸件产生粘砂的原因。(1)浇注温度过高。浇注温度是消失模铸造工艺中的重要因素之一。由于发泡模气化、分解所需的热量，只能在浇注过程中从金属液获得，这当然会使金属液流前端的温度降低。实践表明，适当提高浇注温度有利于改善铸件表面质量。例如，浇注小型铸铁件时，将浇注温度提到13801400，铸件不再产生浇不足，表面上的皱皮也大有改善。但是浇注温度超过1400后，就会出现粘砂。一般说来，与传统铸造工艺相比，采用消失模铸造工艺时，铸铁的浇注温度宜高2040。铸钢的浇注温度宜高1030。但浇注温度不应过高，以免出现粘砂缺陷。(2)型砂充填紧实度不够。一次向砂箱中投入全部型砂后再振实，很容易造成局部填砂不紧，以致铸件局部出现粘砂。从这一点考虑，应采取分批加砂方式。振实设备不太理想时，内腔的转角处，特别是水平孔内，型砂不易填实。除改进振实设备外，在此情况下，应注意用手工辅助填砂。发泡模下方的凹部很难填实。如属于这种情况，应考虑改变铸件的浇注位置。如不能做到，可考虑先在发泡模凹部填塞自硬砂，然后再放在砂箱中填砂、振实。涂料的透气性太高或涂料层太薄，都可能导致粘砂。如属于这两种情况，在不改变涂料的条件下，填加涂料层厚度，都会使问题缓解。如仍不解决问题，就要请涂料供应厂商配合，改进涂料。4、铸钢件表面増碳制造铸钢件,尤其是不锈钢或低碳钢铸件时,有铸件表面增碳的问题。渗碳层深度一般为0.52.5mm,视钢液原始含量和铸件壁厚而不同。含碳量高的钢(如高锰钢)增碳不明显。砂箱减压可缩短浇注时间,从而可减轻增碳的情况,但效果并不太好。用EPMMA珠粒代替EPS珠粒,可有效地防止铸钢件表面增碳。一般铸钢件在退火或正火过程中表面有脱碳层,上述增碳基本上不会成为问题。对于不锈钢铸件,或有严格要求的铸件则应改用EPMMA珠粒制造发泡模。5、气孔(1)卷入模料造成的气孔。制造薄壁铸件而砂箱内减压程度过高,就容易产生这种气孔。由于减压程度过高,浇注时真空系统从砂型抽取的气体量大于模料分解产生的气体量,有利于金属液沿铸型壁流动,就可能包裹中间尚未完全分解的模料。此种模料进一步分解,就在铸件中造成气孔。在此情况下,应降低砂箱内的减压程度。但是又不能使减压程度降低到铸件上产生光亮碳缺陷。(2)涂料透气能力差造成的气孔。如果涂料透气能力低,模料分解产生的气体不易排出,除影响金属液充型的速度外,在排气条件特别差的部位,金属液还会卷入气体,造成气孔。(3)发泡模不够干燥造成的气孔。发泡模用蒸汽发泡成形时,发泡模内部含有水分,如让其自行干燥,有时需几个星期才能干透。用含有水分的发泡模,浇注时金属液就可能卷入气体而造成气孔。因此,发泡模完全靠自然干燥是不够的,应该经过低温烘干。从防止发泡模变形的角度看来,低温烘干也是必要的。(4)涂料层未干透造成的气孔。发泡模上涂料后,应有晾干和低温烘干两道工序。晾干是为了避免涂料层开裂。晾干后,再在4555下烘干,以免残留水分使铸件产生气孔。(5)粘合剂造成的气孔。组装发泡模所用的粘合剂和抹缝剂等,浇注时其残渣的发气量很大,容易被金属液卷入而致铸件上产生气孔。因此,要严格控制这类材料的用量,而且要考虑到胶带也易成为残渣而被金属液卷入。在发泡模组装和浇注系统设置方面。如果发泡模的粘合面与金属液流方向垂直,则金属液在一瞬间接触一个大粘合面,就容易卷入粘合剂残渣面导致气孔。因此,应尽可能地使粘合面与金属液流方向平行,使金属液逐渐地接触粘合面。6、发泡模变形而致铸件变形(1)发泡模成形后应充分干燥。(2)上涂料及烘干涂料时,避免发泡模变形。(3)填砂造型时,发泡模最易变形,应仔细操作,尤其不能一次将全部型砂投入砂箱。7、浇道喷溅金属液砂箱内减压程度太高,金属液充型过快时,金属液中容易卷入大块已发生体积收缩但未充分热解的模料。这种模料继续热解气化时,即造成金属液自浇口喷出。如发生这种情况,应严格控制减压程度。这种卷入模料的情况,尤易发生在直浇道下部。因此,最好用发泡倍数高(例如60倍左右)、密度小的材料制造直浇道。用EPMMA制发泡模时,因其发气量大得多,容易发生金属液喷溅的情况。第八课时消失模工艺简述：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，采用微震加负压紧实，在没有芯子的情况下浇注液态金属，在浇铸和凝固过程中继续保持一定的负压，使泡沫塑料气化继而被金属取代形成铸件的一种新型铸造工艺方法。一、 消失模铸造的工艺流程如下：1） 预发泡 模型生产是消失模铸造工艺的第一道工序，复杂铸件如汽缸盖，需要数块泡沫模型分别制作，然后再胶合成一个整体模型。每个分块模型都需要一套模具进行生产，另外在胶合操作中还可能需要一套胎具，用于保持各分块的准确定位，模型的成型工艺分为两步，第一步是将聚苯乙烯珠粒（EPS）预发到适当密度，一般通过蒸汽快速加热来进行，此阶段称为预发泡。 2） 模型成型 经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理，然后再送到成型机的料斗中，通过加料孔进行加料，模具型腔充满预发的珠粒后，开始通入蒸汽，使珠粒软化、膨胀，挤满所有空隙并且粘合成一体，这样就完成了泡沫模型的制造过程，此阶段称为蒸压成型。成型后，在模具的水冷腔内通过大流量水流对模型进行冷却，然后打开模具取出模型，此时模型温度较高而强度较低，所以在脱模和储存期间必须谨慎操作，防止变形及损坏。3） 模型簇组合 模型在使用之前，必须存放适当时间使其熟化稳定，典型的模型存放周期多达30天，而对于用设计独特的模具所成型的模型仅需存放2个小时，模型熟化稳定后，可对分块模型进行胶粘结合。大批量生产的铸件其分块模型胶合必须使用热熔胶在自动胶合机上进行，才能保证粘合精度。中小批量生产的铸件可采用冷粘胶手工粘合，胶合面接缝处应密封牢固，以减少产生铸造缺陷的可能性4） 模型簇浸涂、干燥 为了每箱浇注可生产更多的铸件，有时将许多模型胶接成簇，把模型簇浸入耐火涂料中，然后在大约3060C（86-140F）的空气循环烘炉中干燥23个小时，干燥之后，将模型簇放入砂箱，填入干砂振动紧实，必须使所有模型簇内部孔腔和外围的干砂都得到紧实和支撑。5） 浇注 模型簇在砂箱内通过干砂振动充填坚实后，抽真空形成负压加强紧实度，铸型就可浇注，熔融金属浇入铸型后，模型气化被金属所取代形成铸件。 在消失模铸造工艺中，浇注速度比传统空型铸造更为关键。如果浇注过程中断，砂型就可能塌陷造成废品。因此为减少每次浇注的差别，最好使用自动浇注机。6） 落沙清理浇注之后，负压保持一段时间后释放真空，铸件在砂箱中凝固和冷却，然后落砂。铸件落砂相当简单，倾翻砂箱铸件就从松散的干砂中掉出。随后将铸件进行自动分离、清理、检查并放到铸件箱中运走。 干砂经砂处理系统处理冷却后可重新使用，很少使用其他附加工序，金属废料可在生产中重熔使用。二、 消失模铸造工艺的优点1）铸件精度高:消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺,该工艺无需取模、无分型面、无砂芯,因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度,并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5m；铸件尺寸精度可达CT7至9；加工余量最多为1.5至2mm，可大大减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工间。 2）设计灵活:为铸件结构设计提供了充分的自由度。可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件。 3）无传统铸造中的砂芯 因此不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位置不准确造成铸件壁厚不均。 4）清洁生产 型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境无害,旧砂回收率95%以上。 5）降低投资和生产成本 减轻铸件毛坯的重量,机械加工余量小。 因此,消失模铸造技术符合铸造发展的总趋势,有着广泛的发展前景。三、 消失模铸造工艺的缺点和局限 消失模铸造工艺与其他铸造工艺一样，有它的缺点和局限性，并非所有的铸件都适合采用消失模工艺来生产，要进行具体分析。主要根据以下一些因素来考虑是否采用这种工艺。 1）铸件的批量 批量越大,经济效益越可观。2）铸件材质 其适用性好与差的顺序大致是:灰铸铁-非铁合金-普通碳素钢-球墨铸铁-低碳钢和合金钢;这是因为泡沫塑料在浇注过程中燃烧分解物对合金溶液的影响作用不同。例如对含碳低的铸钢件，采用消失模铸造可能使铸件表皮出现增碳问题，因此决定生产之前需通过必要的准备以不致使工艺实验、调试周期过长。 3）铸件大小 主要考虑相应设备的使用范围（如振实台，砂箱）。4）铸件结构 铸件结构越复杂就越能体现消失模铸造工艺的优越性和经济效益,对于结构上有狭窄的内腔通道和夹层的情况,采用消失模工艺前需要预先进行实验,才能投入生产。对一些现状简单的、用砂型铸造方法也可生产出高质量的铸件，而且其生产效率、铸件成本比用消失模工艺低，这种情况就不一定采用消失模铸造方法。四、消失模铸造工艺在国内的发展现状：通过十多年的生产实践，我国采用消失模技术进行铸造生产的企业，已由开始阶段不到十家发展到目前的数百家。消失模铸造生产在我国有许多成功的实例，没有达到预期效果而下马的企业也有相当多的数量。分析成功的经验和失败的教训，对于消失模铸造在我国的发展前景，关键在于对这种工艺的认知程度，在于对该工艺生产系统的优化控制，包括对原材料、涂料技术、干砂紧实技术以及消失模铸造工艺技术的优化控制等。第九课时对消失模铸造生产系统的优化控制1） 原材料的优化控制 消失模铸造生产需要的原材料大致分为模型原材料、干砂原材料、涂料原材料、合金熔炼原材料等几个方面。由于消失模铸造工艺是一项系统工程，原材料的选择尤为重要。所以控制各种原材料的质量和参数就成了消失模铸造成败的基础。模型材料通常称之为珠粒，铸造上采用的珠粒一般分为两种类型，即聚苯乙烯(EPS-Polystyrene)珠粒和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-Polymethyl Methacrylate)珠粒，二者都属于高分子材料。另外还有一种EPS+PMMA的聚合物。对于低碳钢铸件，模型材料中的碳易使铸件表面产生增碳现象，从而导致各种碳缺陷。其中EPS(含碳92)、EPSPMMA共聚物、PMMA(含碳60)对铸件的增碳影响程度依次减小。此外，模型的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、PSPMMA共聚物、PMMA。同时，珠粒的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，反之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。 另外，模型材料的预发和成形控制也是技术成功的一个关键。一般情况下，预发珠粒其密度控制在约0.0240.03g/cm3，其体积约为原珠粒体积的30倍。成形模型的密度控制在约0.020.025g/cm3。 干砂是消失模铸造的造型材料，由于该工艺的特点，选择干砂应与生产的铸件材质有关，高温合金采用耐火度较高、颗粒较粗的干砂。目前干砂主要使用天然石英砂，应去除砂中的铁渣、粉尘和水分，并保持使用温度不高于50。涂料是消失模铸造中必不可少的原料，现在许多铸造厂采用自制涂料。涂料的主要作用是提高模型的强度和刚度、防止破坏或变形；隔离金属液和铸型；排除模型气化产物；保证铸件表面质量等。消失模涂料中耐火骨料主要有锆英粉、铝矾土、棕刚玉粉、石英粉、滑石粉、莫来石粉、云母粉等。其粒径级配应兼顾防止粘砂和高温透气性，粒形有利于提高透气性，通常选择一定数量的球状颗粒，有利于模型气化后气体的逸出或模型不完全分解的液化产物的排除。 2） 涂料制配的控制 消失模铸造涂料的载体多采用水基，以利于环境保护。其粘接剂主要包括粘土、水玻璃、糖浆、纸浆废液、白乳胶、硅溶胶等。在选择粘接剂考虑以下几个方面因素：高温发气性；涂挂性；涂层强度和刚度；浸蚀模型性等。悬浮剂用于防止涂料发生沉积、分层、结块，使涂料具有触变性。一般可采用膨润土、凹凸棒石粘土、有机高分子化合物及其复合体等。另外消失模涂料中还需添加表面活性剂，以增加涂料的涂挂性，提高涂料与模型表面的亲和性和结合强度。此外还常常加入其他添加剂，如消泡剂、减水剂、防腐剂、颜料等。 为此，要求涂层具有良好的强度、透气性、耐火度、绝热性、耐急冷急热性、吸湿性、清理性、涂挂性、悬浮性等。综合起来主要包括工作性能和工艺性能。涂料的工作性能包括强度、透气性、耐火度、绝热性、耐急冷急热性等，主要是在浇注和冷却过程中应具有的性能，其中最重要的是强度和透气性。而涂料的工艺性能包括涂挂性、悬浮性等，主要是在涂挂操作中所要求的性能。 一般消失模铸造多采用水基涂料，涂料与模型一般不润湿，从而要求改进水基涂料的涂挂性。涂挂性是指模型涂挂涂料后一般需要悬挂干燥，希望涂料在涂挂后尽快不滴不淌，确保涂料层的均匀性，减少环境污染。悬浮性是指涂料在使用过程中，涂料保持密度的均匀性，不发生沉积现象。 涂料的制配工艺控制是涂料技术的关键环节。国产涂料多采用碾混、辊混或搅拌工艺。根据生产实践，碾混和辊混其质量优于搅拌。建议有条件的企业可采用碾混或辊混方法制配涂料。 由于不同的合金对涂料的作用情况不同，建议根据合金种类的不同研制相应的涂料，如铸铁涂料、铸钢涂料、有色合金涂料等。在涂料配置和混制过程中，应尽量使用合理的骨料级配，使骨料和粘接剂及其它添加剂混合均匀。 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，但应每次涂敷后要进行烘干，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。 3） 干砂造型工艺的控制 干砂造型是将模型埋入到砂箱中，在振动台上进行振动紧实，保证模型周围干砂充填到位并获得一定的紧实度，使型砂具有足够的强度抵抗金属液的冲击和压力。 干砂造型第一步是向砂箱中加入干砂，加砂时为保证干砂的充填到位，首先在砂箱中加入一定厚度的底砂并振动紧实，然后放入模型簇，再加入一定厚度的干砂，将模型簇埋入到三分之一到二分之一，再进行适当振动，以促使干砂向模型内腔充填。最后填满砂箱进行振动，振动时间不宜过长，以保证模型不出现损坏和变形，同时保证涂料层不发生脱落和裂纹。 振动参数应根据铸件结构和模型簇形式进行选择，对于多数铸件，一般应采用垂直单向振动，对于结构比较复杂的铸件，可考虑采用单向水平振动或二维和三维振动。振动强度的大小对干砂造型影响很大，用振动加速度表示振动强度。对于一般复杂程度的铸件和模型簇，振动加速度在1020m/s2之间。而振幅是影响模型保持一定刚度的重要振动参数，消失模铸造振幅一般在0.51mm4。振动时间的选择比较微妙，应结合铸件和模型簇结构进行选择。但总体上振动时间约控制在15min为宜。同时底砂、模型簇埋入一半时的振动时间尽量要短，可选择12min，模型簇全部埋入后的振动时间一般控制在23min即可。 4） 铸造工艺的控制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、负压控制等。 浇注系统在消失模铸造工艺中具有十分重要的地位，是铸件生产成败的一个关键。在浇注系统设计时，应考虑到这种工艺的特殊性，由于模型簇的存在，使得金属液浇入后的行为与砂型铸造有很大的不同。因此浇注系统设计必定与砂型铸造有一定的区别。在设计浇注系统各部分截面尺寸时，应考虑到消失模铸造金属液浇注时由于模型存在而产生的阻力，最小阻流面积应略大于砂型铸造。由于铸件品种繁多、形状各异，每个铸件的具体生产工艺都有各自的特点，并且千差万别。这些因素都直接影响到浇注系统设计结果的准确性。为此，可将铸件以某种方式进行分类。针对中小铸件，可按铸件生产工艺特点进行分类，如表1所示2。模型簇组合方式可基本反映铸件的特点，以及铸件的补缩形式。浇注系统各部分截面尺寸与铸件大小、模型簇组合方式以及每箱件数都有关系。为此，在设计新铸件的工艺时，应根据铸件特征，参照同类铸件浇注系统特点有针对性地进行计算。因为模型的存在，在浇注过程中模型气化需要吸收热量，所以消失模铸造的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，消失模铸造浇注温度一般控制在高于砂型铸造3050。这高出3050的金属液的热量可满足模型气化需要的热量。浇注温度过低铸件容易产生浇不足、冷隔、皱皮等缺陷。浇注温度过高铸件容易产生粘砂等缺陷。 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保持稳定，使浇注动压头平稳。负压是黑色合金消失模铸造的必要措施。负压的作用是增加砂型强度和刚度的重要保证措施，同时也是将模型气化产物排除的主要措施。负压的大小及保持时间与铸件材质和模型簇结构以及涂料有关。对于透气性较好、涂层厚度小于1mm的涂料，对铸铁件负压大小一般在0.040.06MPa，对于铸钢件取其上限。对于铸铝件负压大小一般控制在0.020.03MPa。负压保持时间依模型簇结构而定，每箱中模型簇数量较大的情况，可适当延长负压保持时间。一般是在铸件表层凝固结壳达到一定厚度即可却去负压。对于涂层较厚及涂料透气性较差的情况，可适当增大负压及保持时间。第十课时影响消失模铸造缺陷的因素1）模型制造 在消失模生产工艺中,模型制造是一个重要环节, EPS原料选择、模型加工精度、模型密度、浇注时热分解产物等因素都对获得优质铸件有重要影响。 目前常用模具制作方式有以下几种:a ) 用EPS板材切割粘连而成; b ) 自己设计图纸,外委加工;c ) 自制简易的预制设备。采用上述方法制作模型普遍存在不重视模样密度变化的现象,特别是委托外厂加工时水分不易控制,经常出现浇注时铁水反喷或铸件出现冷隔,浇不足的现象。因此在生产过程中通过加强对模型密度的检验,增加模型的烘干时间等措施加以解决,如果条件允许,最好用电窑缓慢烘干,以保证烘干的缓慢彻底,且模样不变形。EPS颗粒经实验选定后,不能随意更改,并严格检验。2） 振动存在的问题 振动紧实是消失模四大关键技术之一。振动作用使干砂在砂箱中产生动态流动,提高干砂充实性及密度,防止出现铸造缺陷。在干砂振动充填时,比较理想的状态是:干砂在振动过程中进行有序流动,在保证模型不变形的情况下,均匀地填充到模型的各个部位,使模型获得较高和较均匀的充型密度。但在振动过程中,常出现模样变形、涂料层开裂等现象,经分析主要是激振力过大,同一组电机的偏振块不平衡等现象,为此主要调整振力、振幅和振动时间,对尺寸较大而简单的铸件,可以用垂直振动或水平振动并把振幅减小等方法加以解决。另外,型砂粒度搭配合理,既能保证紧实度又能保证透气性。3） 涂料使用的问题 在消失模铸造中,涂料的使用可以提高模样的强度和刚度,使EPS模样与砂型隔离,防止出现粘砂和铸型塌陷,在浇注过程中,模样高温分解产物顺利的通过涂层排出,涂层一般由耐火材料、粘结剂和悬浮剂组成。各组成物要有合适的配比,才能取得良好的效果。如果随意改变配比和配制工艺,会使涂料性能大大下降。如减少骨料,减少悬浮剂,混制时间短等。在模样烘干过程中,第一次烘干彻底才能进行下一次喷涂,不能使模样存有水分。有时夏季只采用晒干方法,由于干燥时间缓慢,涂料均匀性降低,干燥不彻底,导致铸件局部有粘砂现象,并且造成浇注时反喷或产生气孔。另外涂层厚度应随铸件壁厚有所变化,厚壁铸件涂层应厚些,相反要薄些。涂料最好采用喷涂的方法,以保证涂层均匀。4） 浇注过程中存在的问题 消失模铸造在浇注时为了排除气体和汽化残渣,直浇道要有足够的高度,保证金属液有足够的压头。浇口杯要足够大,使金属液快速充型,确保铸件轮廓清晰,由于消失模铸造采用的是负压干砂真空振动造型,采用此方法铸型强度远大于湿型强度,采用抽负压方法可提高铸型稳定性。要及时抽走模样气化时产生的热解氧化产物。如果操作不当,将会造成铸造缺陷。因此在生产中根据实际情况调整负压。浇注时,开始应慢浇,然后快浇,以保证气体顺利排出铸型。第十一课时消失模涂料防粘砂，防气孔，防砂眼原理传统的铸造涂料只是在铸件和铸型中间起到阻挡隔离作用，达到防粘砂目的，但普通铸造涂料高温下由于附着力差、强度低、耐火差、发气量大，容易造成铸件产生粘砂、砂眼、气孔、碳渣等缺陷。 铸件粘砂是因为涂料没有有效起到阻挡隔离作用，或涂料与高温金属液体发生化学反应。 1.涂料附着力差：填砂震动时造成涂料剥落，引起铸件粘砂， 2.涂料膨胀系数大：与高温金属液体接触时涂料受热体积膨胀脱离铸型导致铸件粘砂。 3.高温液体金属被氧化与涂料和铸型发生化学反应生成金属氧化物，对涂料和型砂都有极强的粘结性，能够将型砂牢固粘附在铸件表面上形成一系列的低熔点化合物在铸件厚壁及转角处等，低熔点物更多，粘砂层更后），造成铸件粘砂，有时虽未产生粘砂，但在铸件表面粘附上一层难以清除的涂料，及产生粘灰。 铸件砂眼： 1铸型内有掉入的砂子。 2，.涂料强度低，耐火差，经不住高温金属液体的冲刷，型砂被卷入铸件。 铸件气孔： 产生的原因很多，最常见的就是因为铸型中存在较多发气量大的物质，发气速度快，涂料或被砂透气性差，气体未及时排除所致。 我厂研制的新型铸造涂料是在传统铸造涂料基础上加以改进，调整，高温下不开裂，不脱落，强度高，并且能有效防止高温液体金属氧化，与铸型和高温液体金属接触过程中不起化学反应。同时能预防氮、硫、碳等气体的产生。消失模涂料的性能参数：消失模铸造用涂料的使用性能主要是热性能和透气性，这两项决定了其在浇注过程中的作用。在实际操作中则需要测量和控制其粘度、固体含量、透气性、PH值等。只有确保涂料的性能稳定一致，才可保证消失模铸造产品的质量。 粘度：描述的是流动对于剪切力的反应，是衡量涂料流动性的一项重要指标，粘度虽然主要取决于涂料的成分，但也受搅拌过程的影响。 透气性：其直接控制着泡沫融化和分解的产物逸出的速度，从而决定了液态金属的流动速度，进而决定了是否可以消除气孔、冷隔、浇不到、积碳等缺陷的产生。透气性的直接测量对于涂料质量控制尤为重要。由于涂料在高温下使用，直接测量其在使用状态下的透气性很困难，现有方法均为常温下进行。 导热性：涂料的导热性对于获得高质量的消失模铸件至关重要，导热常熟、比热、热膨胀系数等的测量多在涂料的研发阶段而不是在使用过程中。第十二课时消失模涂料的基本组成消失模涂料一般由耐火材料、粘结剂、载体(溶剂)、表而活性剂、悬浮剂、触变剂以及其他附一加物组成。各种组分被均匀混合在一起，在涂料的涂挂和金属液浇注过程中综合发挥作用。 1常用的耐火材料有刚玉、锆砂、硅砂、铝矾土、高岭土熟料、氧化镁、硅藻土等。生产不同合金的消失模铸件时，应选用不同的耐火材料制作涂料。不同合金对涂料耐火度、化学稳定性、绝热性要求各不相同。通常生产铝铸件时其消失模涂料要用硅藻土、滑石粉等耐火材料;铸铁件常用硅砂、铝矾土、高岭土熟料、棕刚玉等粉状耐火材料;铸钢件常用刚玉、锆砂、氧化镁等粉状耐火材料。 配制消失模涂料除要正确选择耐火材料种类外，还应正确选择耐火材料的粒度粗细和分布，以及颗粒形状。因为粒度粗细和分布及颗粒形状将影响涂料的透气性。据报道，消失模涂料用耐火材料颗粒以圆形为好，粒度偏粗而集中较合适。 2常用的粘结剂大致可分为无机和有机两类，在一种涂料中可以同时使用。无机粘结剂(高温粘结剂)：亲水型：粘土、膨润土、水玻璃、硅溶胶、磷酸盐、硫酸盐、聚合氯化铝。憎水型：有机膨润土有机粘结剂(低温粘结剂)：亲水型：糖浆、纸浆废液、糊精、淀粉、聚乙烯醇（PVA）、聚醋酸乙烯乳液、水溶性酚醛树脂、天然树胶。憎水型： 沥青、煤焦油、松香、酚醛树脂、干性植物油、合脂油、硅酸乙酯,聚乙烯醇缩丁醛(PVB) 3载体：消失模涂料有水基涂料和醇基涂料之分，但生产中使用较多的为水基涂料。 4悬浮剂：为防止涂料中的固体耐火材料沉淀而加入的物质叫悬浮剂。水基涂料常用的悬浮剂有:膨润土、凹凸棒土、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酞胺、海藻酸钠等。有机溶剂涂料常用的悬浮剂有:有机膨润土、锂膨润土、凹凸棒土、聚乙烯醇缩丁醛等。第十三课时消失模冒口设计1、 立式顶浇顶补单冒口工艺方案为了消除普通砂型铸造所带来的不利影响，我们开始探索用消失模铸造来组织生产承载鞍产品。即用可膨胀的聚苯乙烯泡沫塑料EPS来做产品泡沫模型、冒口和浇注系统，浸涂涂料并烘干后进行模型簇的组装，用单一的干砂分层振实进行造型，最后在负压的砂箱内部环境下实现一次性浇注成形，即承载鞍产品泡沫模型及其连带的浇注系统泡沫模型一次性使用，随着熔融金属液的浇注而燃烧气化。考虑到承载鞍的产品结构内部型腔上凹的结构较多（如图2和图5所示），若仍采用卧式底浇的造型方式和浇注系统（如图4所示），就容易导致承载鞍内部型腔很难填砂并紧实，从而导致铸件局部塌箱和粘砂缺陷。这主要是由于消失模铸造是实型铸造，直接用产品泡沫模型来造型，无需砂芯。这样一来，承载鞍的内腔只能靠单一干砂填充并紧实来替代砂芯。可是，我们一开始就犯了教条主义的错误，认为只有采取单一干砂填充并紧实来用EPS泡沫模型来造型，才是符合消失模铸造工艺的成形方式。即对于难于填砂紧实的部位，没有考虑可以借用传统的砂型工艺的灵活性进行必要的补充，只是从消失模填砂工艺本身的可操作性上去考虑。于是，我们采用了图6所示立式顶浇顶补单冒口工艺方案。这样做，避免了上述可能产生的铸件局部塌箱和粘砂缺陷。但是这种浇注工艺却带来了大量的气孔缺陷（如图7所示），有些气孔直接出现在铸件的表面，有些气孔则需要在机械加工后才能发现;有的气孔很集中，尺寸可达8mm;有的气孔呈椭圆形轮廓的长方形，尺寸可达20812mm而有的则直接以气隔的形貌出现，即在铸件表面呈现凹凸不平的轮廓。铸件的成品率仅有50%左右。2、 卧式顶浇顶补双冒口设计图8所示卧式顶浇顶补双冒口3D设计是改进后的承载鞍泡沫模型簇组装和浇注工艺方案。卧式摆放产品模型仍采用了普通砂型铸造工艺的形式，只是按照每件承载鞍产品泡沫模型之间在保持了35mm的间隙吃砂量的情况下，每箱摆放了14只是先一次性浇注成形，提高了铸造工艺出品率。所不同的是浇注系统采用了顶部浇注，直浇道和