铸造生产中质量控制关键技术的研究-消失模铸造质量控制

1、 铸造生产中质量控制关键技术的研究 消失模铸造质量控制2021年5月20日目 录 TOC o 1-2 u 摘 要 PAGEREF _Toc3992 4前 言 PAGEREF _Toc3285 61 铸造简介 PAGEREF _Toc21025 7 PAGEREF _Toc17316 7 PAGEREF _Toc407 7 PAGEREF _Toc19507 71.4 对我国铸造业展望 PAGEREF _Toc27440 7 PAGEREF _Toc11578 82.1 铸造质量定义 PAGEREF _Toc30669 8 PAGEREF _Toc23794 82.3铸件质量与产品质量、经济效益

2、和数量的关系 PAGEREF _Toc14875 83 提高铸件质量的措施更新思想观念 PAGEREF _Toc11077 9 PAGEREF _Toc29319 9 PAGEREF _Toc28273 94 消失模铸造铸造技术概述 PAGEREF _Toc24529 9 PAGEREF _Toc3530 9 PAGEREF _Toc10569 10 PAGEREF _Toc9083 104.4 消失模铸造技术在国内的应用 PAGEREF _Toc22531 11 PAGEREF _Toc30080 12 PAGEREF _Toc15995 124.7 消失模铸造经济性分析 PAGEREF _

3、Toc18215 125 影响消失模铸造质量的几个关键因素 PAGEREF _Toc27262 13 PAGEREF _Toc20439 13 PAGEREF _Toc23391 13 PAGEREF _Toc18684 14 PAGEREF _Toc18104 14 PAGEREF _Toc21562 151、泡沫模外表质量对铸件外表质量的影响 PAGEREF _Toc18502 152、型壳外表质量对铸件外表质量的影响 PAGEREF _Toc17497 163、金属与铸型间润湿性对铸件外表质量的影响 PAGEREF _Toc32168 177 典型铸件缺陷分析 PAGEREF _Toc2

4、6257 187.1 离合器壳体 PAGEREF _Toc21764 187.2 变速器上盖消失模铸件的缺陷分析及控制 PAGEREF _Toc5908 208 消失模铸造的环境保护 PAGEREF _Toc19931 239 消失模应用实例 PAGEREF _Toc779 23 PAGEREF _Toc9633 23 PAGEREF _Toc19298 2410 对我国消失模铸造技术开展展望及建议 PAGEREF _Toc30149 25结束语 PAGEREF _Toc5914 26参考文献 PAGEREF _Toc14161 27致 谢 PAGEREF _Toc22775 28铸造生产中质

5、量控制关键技术的研究 消失模铸造质量控制摘 要消失模铸造技术作为新的精确铸造成形技术之一，具有高精度、短流程、清洁化等一系列优点，具有广阔的开展前景，在材料成形工艺开展过程中，铸造是历史上最悠久的一种工艺，在我国已有6000多年历史了。在我国，铸造行业处于成长期，具有较好的开展前景。本文简要介绍了铸造业在国内外的开展，对铸造质量控制的重要性进行了讨论。同时，本文重点介绍了消失模铸造工艺流程，对其生产中产生的局部缺陷做了论述，提出了自己的观点，最后以现今十分受国家重视的，市场需求较大的用消失模铸造生产汽车零件的实例，说明提高消失模铸件质量带来的各方面的效益，本文同时还阐述了可持续开展的科学开展观

6、，在保护环境的同时开展铸造业，这才是提高铸件质量的正确方向。如今面对后危机时代的严峻挑战，以及低碳经济的加快实施，调整结构，淘汰落后，转变开展方式已成为我国铸造行业迫在眉睫的课题。关键词：铸造开展；转型；消失模铸造；缺陷；质量控制、经济效应The applied research about casting quality assuranceQuality assurance of lost foam castingAbstract Material forming processes in the development process, the casting is the oldest

7、of a process in China has 6000 years of history. In China, the foundry industry is growing and has good development prospects. This article describes the development of foundry industry in China and abroad, the importance of casting quality control were discussed. Meanwhile, the article focuses on t

8、he lost foam casting process, some of its defects generated in the production made a paper put forward their point of view, and finally to todays great attention by the state, market demand for larger vehicles with the lost foam casting Parts illustration improve casting quality in all aspects to br

9、ing the benefits of, the paper also describes the scientific development concept of sustainable development, while protecting the environment in the development of the foundry industry, this is the right direction to improve the quality of castings. Now, facing the challenges post-crisis era, and ac

10、celerate the implementation of a low carbon economy, structural adjustment, eliminating the backward, transform the mode of Chinas foundry industry has become a pressing issue. Key Words: casting development; transition; lost foam casting; defects; quality control; economic benefits 前 言 消失模铸造技术是新一代的

11、精确铸造成形技术，很有开展前途，消失模铸造技术在国内大规模的工业应用已经有二十多年的历史了，技术上已经逐步的趋向成熟了，生产规模和应用范围不断的在日益扩大，而我国内在十多年前才开始着手研究，目前还处于技术萌发的一个初级阶段，生产应用的规模还比拟小，铸件的品种、质量和复杂程度与国际先进的水平相比拟还是有很大的差距，但从二十一世纪我国铸造行业的开展需要和铸造行业技术开展的总趋势来看，消失模铸造符合近无余量，精确成形，环境保护及可持续开展的大方向。因此，它有着广阔的开展前景。本文总结前人对消失模铸造技术的研究开发和推广应用，反映了我国现今消失模铸造开展水平，通过对消失模铸造的几项关键技术，模具发泡成

12、形，涂料配制，造型紧实，铸件充型方面进行论述，同时本文还重点列出了消失模铸造的主要缺陷分析，提出各项解决方案，还结合具体实例，离合器壳体和变速器上盖实例，通过比拟试验的方法，提出对各种缺陷的防治措施。十分具有说服力，实际应用较强。本文还屡次用到比拟分析法，如消失模铸造与其他传统铸造的经济性分析，重型汽车变速箱壳体消失模铸造与树脂砂型铸造比照说明消失模铸造各方面的优越性，内容真实而丰富。希望通过本文能让更多人认识我国铸造业开展现状，了解消失模铸造的工艺流程，同时对消失模铸造质量保证提出自己的看法，把这些理论及实际应用方面的知识运用到生产生活中，让中国铸造业能有更进一步的开展。1 铸造简介铸造是现

13、代机械制造工业的根底工艺之一。就是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。1.1铸造常用方法铸造一般按造型方法来分类，习惯上分为普通砂型铸造和特种铸造。铸造工艺可分为三个根本局部，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造的生产有和其他工艺不同的特点，主要的特点是适应性广、需用的材料和设备多、污染环境大。铸造生产过程中会产 HYPERLINK :/ shenmeshi /Life/Life_20210124144745.html t _blank 生粉尘、有害气体和噪声，比起其它机械制造工艺更加严重，所以，它需要采取措施进行控

14、制。铸造产品开展的最终目的是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的外表。除此之外，节能的要求和社会对 HYPERLINK :/ shenmeshi /Computer/Computer_20210114144104.html t _blank 恢复自然环境的呼声也越来越高。中国约在公元前1700前1000年之间已进入青铜铸件的全盛期，工艺上已到达相当高的水平。由于长期封建社会影响了科学技术的开展，阻滞了铸造技术前进的步伐。新中国成立以来50多年中，自20世纪50年代初至今，几乎从零开始，逐步开展到现在的规模，成绩是巨大的。但我们不是铸造强国，所生产的铸件大多为档次不高的普通

15、铸铁，高质量的铸铁尤其的高质量的铝合金、镁合金铸件的产量偏低。生产高质量的铸件是铸造生产的永恒目标，实现铸造的目标也是我国几代铸造工作者得理想。近几年来，全球铸造业持续增长，2004年铸造产量比上年度增长8.4%，中国生产铸件2242万t，全球排名第一，比上年增长23.6%。巴西铸件产量增长最快，到达25.8%。增长数超过两位数的有巴西、中国、墨西哥、印度，都是开展中国家。而兴旺国家铸件增长率普遍较低。近年来因铸造的环保要求高、能源消耗大、劳动力昂贵等原因，美国大型汽车公司生产普通汽车铸件的铸造厂纷纷关闭，逐步将铸件的生产转向中国、印度、墨西哥等开展中国家。1.4 对我国铸造业展望从开展上看，

16、中国要成为铸造强国，必须要提高技术含金量、难度大的近无余量、精确成形产品的比例；落实环境保护和可持续开展的大方向，实现清洁化生产；同时适应更加个性化的市场需求。从新技术成长规律来看，我国铸造还处于技术革命的新期，还需要一个艰苦的技术积累的过程。而消失模铸造的工艺特点就符合这些要求。保证2.1 铸造质量定义铸件是铸造生产的产品，铸造质量的本质表达是各类铸件产品的质量。铸件质量也包括两方面的内容：一是铸件产品质量，二是铸件工程质量。铸造产品质量，即铸件满足用户要求的程度；铸件工程质量，是指铸件产品的生产构成对产品质量的保证程度，及铸件在具体的使用条件下的可靠性。长期的质量管理实践说明：“三分技術，

17、七分管理“这话千真万确。管理也是技术，提高技术管理水平是生产技术进步的重要反映。铸件的质量集中表达在各个管理体系上。铸件质量决定每一道工序过程的质量。对铸件质量的控制，实际上是全过程的控制。过程控制包括：技术准备过程、图样和验收条件制订；铸造工艺、工装设计的验证；原材料的验收；设备检查；工装集合形状等；另外，还包括熔炼、配砂、造型等工艺参数的控制。质量保证体系构成分软件和硬件两局部。这些都是完成质量保证体系中的关键环节。此外，一个企业中从业人员的素质往往在质量保证体系中起决定性作用，应该加强技术和岗位培训教育，来保证和提高员工的素质。2.3铸件质量与产品质量、经济效益和数量的关系铸件是机械产品

18、，兵器产品，汽车产品等缩不能缺少的重要组成局部。它在国民经济效益中占有相当重要的位置，铸件的质量对机械产品，兵器产品，汽车产品等的使用性能和使用寿命有着很大的影响。铸件的缺陷在事后发现就已经晚了，是很不经济的，损失是按几何级数增加的，因此提高铸件质量是保证产品质量的根底。提高铸件质量是最大的节约，即较少了无谓的重复劳动，提高了劳动生产率，还降低了物耗和能耗。质量和生产没有矛盾，产量是指一定质量的数量而言，抓住了质量，有了质量，数量才具有实际意义，才具有真正的经济效益。3 提高铸件质量的措施更新思想观念更新思想观念是提高铸件质量的根底，進入知识经济时代，质量观念已经发生了深刻的变化，铸件外观质量

19、已经不再满足于单纯的气孔，沙孔，渣孔，縮孔，飞边，错边等“多发病和“常见病的低级问题，而开展到几何精度公差，质量公差，外表粗糙度一致，外观美观等方面。于是产生了铸件“近净形的概念。铸件市场竞争异常剧烈，绝不是单纯的价格竞争，而是在以质量为前提下的产品、价格、交货期及效劳的竞争，竞争的焦点集中在铸件质量上，在竞争的背后是管理水品、技术水品本钱水品等的竞争，归根结底，实际上是人的素质的竞争，人的素质决定铸件最终的质量。谁能够在经营、管理、技术、操作方面拥有优秀人才，谁就能在竞争中立于不败之地。4 消失模铸造铸造技术概述由于传统铸造产业存在许多问题，现今世界各国都把目光投向，铸件质量好，本钱低;材质

20、不限，大小皆宜；尺寸精度高，外表光洁等优点的消失模铸造技术，与传统铸造技术相比，消失模铸造技术具有无与伦比的优势。 图4-1 消失模铸造铸造的定义 消失模铸造技术是用泡沫塑料EPS、STMMA或EPMMA高分子材料制作成与零件结构和尺寸完全一样的实型模具，经浸涂耐火粘接涂料烘干后陆续埋入干砂造型，经三维微振加压紧实，在没有泥芯、活块得情况下浇入熔化的金属液，使泡沫塑料模受热气化而被金属取代的一次性成型铸造新工艺。消失模铸造零件及泡沫模样如图4-2所示。图4-2 消失模铸造工艺过程4.2消失模铸造的工艺流程 下列图4-3为大量生产的消失模铸造的全部工艺流程。可见，该流程的主要工部有：熔化工部；制

21、模工部；模型组合及涂层烘干工部；造型浇注工部；落砂清理工部。图4-3 消失模铸造工艺流程4.3消失模铸造工艺特点消失模铸造工艺的本质特点是在金属浇注成形的过程中，留在铸型内的模样气化分解，并与金属液发生置换。无需起模，即无分型面又无型芯，模样无起模斜度，铸件无飞边毛刺。是一种近无余量，精确成型的工艺。容易实现清洁生产，为铸件结构设计提供了充分的自由度。但是模样的制造本钱较高，要求有一定的生产批量，否那么很难获得好的经济效益。表4-1 大量生产条件下传统粘土砂型铸造与消失模铸造工艺特点的比拟项 目传统砂型铸造消失模铸造模型工艺1开边必须分型开边，便于造型无须开边2拔模斜度必须有一定的拔模斜度根本

22、没有或很小的拔模斜度3组成有外型芯合组成单一模型4应用次数一个模型屡次使用一型一次5材质金属或木材泡沫塑料造型工艺 1型砂有粘结剂、水、附加物经过混制的型芯砂无粘结剂、任何附加物和水的干砂2填砂方式机械力填砂自重微振填砂3紧实方式机械力紧实物理自重、微振、真空作用紧实4砂箱特点根据每个零件特点制备专用砂箱简单的通用砂箱5铸型型腔由型芯装配组成空腔实型6涂料层大局部无需涂层必须有涂层浇注工艺1充型特点 只是填充空腔金属与模型发生物理化学作用2影响充型速度的主要因素浇注系统与浇注温度主要受型内气体压力状态，浇注系统，浇注温度的影响落砂清理1落砂 需强力振动打击翻箱或吊出铸件，铸件与砂自动别离2清理

23、需打磨飞边毛刺及内浇口只需打磨内浇口，无飞边毛刺4.4 消失模铸造技术在国内的应用1应用的铸件合金种类：铝合金、特种铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、特种铸铁、普通碳钢、低碳钢及不锈钢。2应用成功的典型铸件 耐磨铸件磨球、衬板、锤头； 耐热铸件热处理底板、料框等； 管件各种规格的灰、球铁管件； 阀类铸件铸钢阀体、阀盖、球铁阀体、阀盖； 工程机械体斗齿、齿轮、齿条、叉车铸钢件； 箱体铸件变速箱壳体、差速箱壳体、转向器壳体、电机壳体、消防栓壳体、炮弹壳体等； 汽车制动系统铸件刹车鼓、刹车盘； 曲轴压缩机曲轴、汽车发动机曲轴； 进、排气管铝进气歧管、球铁4缸汽车排气管、灰铁6缸柴油机排气管； 支架类铸件铁路2

24、5钢支板、汽车弹簧支架等； 后轿车铸件铸钢、球铁后桥壳体； 缸体、缸盖铸件压缩机缸体、单缸缸体、缸盖、汽车4缸缸体。4.5消失模铸造技术在国内开展消失模铸造技术中的干砂负压消失模技术(LFC)是一项精确成形的铸造技术，被铸造界的权威人士称为“代表21世纪的铸造新技术，“是铸造技术在与其他成形方法和替代材料的竞争中立于不败之地的一张王牌。实型(消失模)铸造在我国已有38年的历史，近几年获得较大的开展。据不完全统计，2001年生产FM和EPC铸件约8.55万，是1995年的6.5倍，而且开展的趋势是产量递增速度越来越快，在技术和其他各方面都取得长足进步。1965年，第一机械工业部科学研究院和上海机

25、械质量工艺研究所即展开了FMC法的研究，20世纪70年代初形成了一个停用FMC发的小高潮，上海地区成功地浇注了质量为52t的铸钢件、32.5t的铸铁件。1985年，中科院长春光学机械研究所建成中国第一条LFC法中试生产线。但是，消失模在我国较广泛的生产应用和快速开展是在20世纪90年代中后期，在不到十年的时间，建成了数百家消失模工厂。但是到目前为止，我国还没有一家企业可以与北美、欧洲消失模铸造十大企业媲美。总体看我国消失模铸造厂规模小，产量底，经济效益尚未充分显示出来。与美国的水平有10到15年得差距，到达世界水平还要作艰苦的努力。回忆中国实型铸造近40年历史，由于我国早些年特定的历史原因，长

26、期以来开展十分缓慢；真正得到我国铸造界认可和关注，是在我国改革开放和的20余年，尤其是近几年在扩大生产应用的同时，在技术和其他各方面都取得了明显的进步和开展。4.6消失模铸造技术在国外开展在世界实型铸造史上，中国是继美国、德国、英国和日本之后较早研究和应用实型铸造技术的国家。在国外, 消失模工艺已经有了五十年的开展历史。1958年,美国的H.F.shroyer创造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)。1971年,日本的Nagano创造了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方法来固定型砂。因此,近20年来消失模铸

27、造技术在全世界范围内得到了迅速的开展。4.7 消失模铸造经济性分析 表4-2 球铁管件生产本钱比拟 表4-3 L轿车发动机铝进气歧管经济型分析比拟分析以上表4-2，表4-3可以看出，消失模铸造工艺较金属重力铸造和砂型铸造经济本钱突入上有明显优势。 5 影响消失模铸造质量的几个关键因素消失模铸造的关键技术包括：包塑模型工艺设计，泡塑模型制造技术，涂料及涂层制备技术，微振造型技术，负压浇铸技术。模样的制造模样是消失模铸造成败的关键，没有高质量的模样，就绝对不可能得到高质量的消失模铸件。消失模铸造对模样材料要求非常高，EPS是消失模铸造最常用的模样材料，但是EPS模样材料最大的缺点是高温下的热解产物

28、形成碳渣残留在模样中，有时会严重影响铸件组织性能。美国和日本等国研究新一代材料EPMMA,各方面性能都很好，之后又研制出STMMA，就是现在的STMMA共聚树脂模样成型。模样的制造主要就是预发泡、形成发泡和模样的熟化处理的过程，其中发泡剂含量、模具外表粗糙度、填充密度均匀性一定要调整好，取模时控制好尺寸偏差。这样才能得到高质量的模样。消失模铸造工艺及涂料消失模铸造涂料可以降低铸件外表粗糙度值；有助于防止或减少铸件粘砂、砂眼等缺陷；有利于提高铸件落砂、清理效率；能是金属液流动前沿气隙中模样热解的气体和液体产物顺利地通过，排到铸型中；能提高泡沫模样的强度和刚度，防止模样变形和破坏。好的涂料必须有好

29、的强度、透气性、耐火度、曝热抗热性、绝热性和吸着性等，工艺性能还有有好的悬浮性、涂刷性、不流淌性等。同样，涂料的涂敷方法和枯燥也需要严格规定。 目前大多数消失模厂家涂料来源状况是：1自己配置的，在外采购耐火材料和化工材料；2采购配置好的水基涂料3采购涂料厂家生产好的粉末涂料。三种各有优缺点，但某单位在水基涂料的根底行成功推出了消失模粉末涂料，粉末涂料的研究数据见下表5-1:表5-1 粉末涂料的配置标准均匀度混合时间加水和粉末比例波美度悬浮性24h=98%=70Be=95%消失模铸造的造型及紧实消失模铸造使用专用的砂箱，砂箱是消失模铸造的重要工艺装备，是生产优质铸件的重要因素之一。消失模紧实造型

30、也必须采用特定的加砂方式，加砂和紧实过程中，要加强抽风除尘，紧实采用三维震动紧实原理如图5-1，使干砂充满模样内外并到达一定的紧实度又不损坏模样。最后用真空抽气，使砂箱处于负压状态。影响紧实率大小的工艺参数主要有：振动维数、振动时 图5-1三维振实台 间、原砂种类、振动加速度和振动频率。振动维数，在垂直方向振动的根底上，增加水平方向的振动，紧实率有所提高；而单纯的水平方向的振动，紧实效果较差。振动时间，在振动开始后的40s内紧实率变化很快，振动时间为40-60s时，紧实率的变化较小；振动时间大于60s后，紧实率根本不变。原砂种类，自由堆积是，圆形砂的密度大于钝角形砂，振动紧实后，钝角形砂的紧实

31、率增加较大，另外，砂粒的大小对型砂的紧实率也有影响。2之间，获得的平均紧实率最高。表5-2 振动加速度对干砂紧实率的影响振动加速度/m/s2102914111999256833424067紧实率/%89981051019894振动频率，改变振动机得振动频率，测试振动频率对紧实率的影响。结果如表5-3。结果说明，振动频率对紧实率有一定的影响，当振动频率大于50Hz后，紧实率的变化不大。表5-3 振动频率对紧实率的影响振动频率/Hz305070100130紧实率增量/%消失模的浇注及充型金属液的充型速度对铸件质量有着十分重要的影响。金属液的充型过程必须满足它的成形的条件。消失模铸造铸件的浇注系统设

32、置，具有砂型铸造工艺的普遍性和熔模铸造的特殊性，更要满足铸件模样的熔解、裂解、分解、合金液充型的要求。常采用封闭式浇注系统，底注式浇注系统，允许尽快浇注，有较高的浇注温度。6.消失模铸件外表质量研究消失模工艺又称负压实型铸造，简称EPC工艺。采用聚苯乙烯珠粒发泡制模和真空浇铸技术，被国内外铸造界誉为二十一世纪的铸造技术、铸造工业的绿色革命，国家科技部将该技术列为国家重点推广的高新技术工程。随着航空航天和汽车工业的迅速开展，对复杂薄壁的铸件的需求日益增加，真空低压消失模壳型铸造是将消失模模样精密成型、融模铸造精密技术及真空低压铸造成形多项技术相结合，进行复杂薄壁铸件生产的一种新方法。该法综合了泡

33、沫模的低本钱、收缩小、尺寸和结构设计灵活，陶瓷型壳的高精度以及真空低压铸造的高性能成形等特点。因此，真空低压消失模壳型铸造在生产复杂薄壁精密铸件具有独特优势，应用前景非常广泛。真空低压消失模壳型铸件的外表质量与泡沫模外表质量、型壳外表质量以及金属与铸型间的润湿性等诸多因素有关，如果其中任何因素控制不当，就会对最终获得铸件质量造成很大的影响。因此，本文将从泡沫模外表质量、型壳外表质量以及金属和铸型间的润湿性等方面对铸件外表质量的影响进行讨论，旨在提出改善真空低压消失模壳型铸件外表质量措施，获得高质量铸件。1、泡沫模外表质量对铸件外表质量的影响泡沫模是采用发泡成型工艺制备的，泡沫模的外表质量与发泡

34、模具、泡沫材料及发泡成型工艺都有很大的联系。一般来说，发泡模具外表质量越高，获得的泡沫模外表质量也越高；泡沫模的密度越高，泡沫模的外表质量越高。外表质量较高的泡沫模获得的型壳和最终铸件的外表质量也较高。泡沫模的发泡成型是由聚苯乙烯珠粒融合在一起形成的。然而，最终获得的泡沫模的珠粒间总存在一些沟槽见图6-1，型壳将复制这些沟槽，形成网状形貌(见图6-2)；另外涂挂涂料时，由于涂料和泡沫模有很好的润湿性，涂料将渗入到珠粒间的沟槽，形成毛刺形貌见图6-2，这些都将显著影响铸件的外表质量。 图6-1 泡沫摸颗粒间的沟槽 图6-2 毛刺形貌因此需要采取措施防止沟槽的不利影响，可以采用在泡沫模外表涂覆光洁

35、剂来消除珠粒间的沟槽，同时外表光洁剂应该能很好的润湿泡沫模，在泡沫模外表形成一定厚度的薄层填平珠粒间的沟槽，且对铸件的精度影响很小。实验用硝化棉20%，乙醇65%，乙二醇乙醚12%，蓖麻油3%等配方配制外表光洁剂，如图6-3所示，在泡沫模外表形成一层均匀薄层厚度小于0.1mm,该光洁层覆盖了泡沫模外表的沟槽，光图6-3 润湿泡沫模m。该光洁剂具有良好的流动性和快干性，不与泡沫模反响及腐蚀，型壳燃烧后无残留灰分。实验结果：涂挂外表光洁剂后，泡沫模、型壳及铸件的外表质量粗糙度大大降低，其中铸件的外表粗糙度较涂挂前降低了61%。实验说明：光洁剂对铸件外表质量的改善具有显著效果！2、型壳外表质量对铸件

36、外表质量的影响外表光洁的型壳是制备高质量铸件的保证。影响型壳外表质量的因素主要包括泡沫模外表质量和涂料性能等方面。泡沫模外表质量以上已有阐述，以下是涂料性能对铸件外表质量的影响以及相应的改善措施。涂料主要是由粘接剂和耐火材料组成。在融模铸造中，型壳制备常采用的粘接剂主要是：硅溶胶、硅酸乙酯和水玻璃。其中水玻璃型壳外表粗糙度较高、尺寸精度低、外表质量较差、型壳高温强度低、抗变形能力差，所以很少采用。硅酸乙酯易于挥发，不利于环保，且高温强度较硅溶胶低，价格不菲。硅溶胶型壳高温强度好、高温抗变形能力强、热震稳定性高、且型壳外表质量较高，型壳不需要化学硬化、使用方便、环境卫生、价格相对较低，因此是目前

37、融模铸造中适合采用的粘接剂。耐火材料作为制备涂料的填料，其粉料目数对型壳及铸件外表粗糙度有很大的影响。增大耐火粉料的目数，可以大大降低型壳和铸件的外表粗糙度。根据公式：2/R=p 其中，R为涂料颗粒的平均半径； 为液态金属的外表张力； p为向被研究的涂料颗粒R所施加的压力。 由上式可以看出，涂料的颗粒过大，会增加铸件外表的粗糙度。 另外，涂料应具有较高的粉液比，使得型壳更加致密，枯燥以后外表产生更少的裂纹，涂料粘度也不能过高，以使涂层均匀的附在泡沫模上；涂料内的小气泡应尽量减少，使涂料具有良好的流动性，防止微气孔复制在型壳上。以上都是有利于改善型壳的外表质量。3、金属与铸型间润湿性对铸件外表质

38、量的影响液态金属充填铸型的过程，实际上就是液态金属挤走型内气体，并占据原有的空间的过程，见6-4，在这个过程中始终存在着液、固、气三相界面的相互作用。由于空气的动力粘度很小，而液态金属的动力粘度很大，加之液态金属的密度又大，因而迫使该层气膜变得很薄。当型壁的透气性不太好，因为气体与型壁润湿，而液体与型壁不润湿，气体所隔开的两个界面上的物理和化学吸附以及型壁外表并非均匀等因素的影响，因而残留气体薄膜的形状、尺寸和位置都是随机分布在型壁上的，从而造成铸型所铸出的铸件外表存在着随机分布的凹坑，使铸件的外表粗糙度要大于型壁的外表粗糙度。图6-4 液态金属填充铸形的过程因此，气膜的存在会对铸件外表粗糙度

39、造成一定的影响，应设法消除或削弱气膜。真空下浇注，可以消除气膜，提高铸件的外表质量；压力下浇注成形，也可以减薄气膜，提高铸件的外表质量。另外，改善型壳的透气性，有益于气膜的溢出，降低铸件的外表粗糙度。在真空低压消失模壳型铸造过程中，金属液体是在真空与压力下进行冲型和凝固的，并且型壳设有排气孔，因此可以大大减小气膜对铸件外表质量的影响，获得更高 质量的铸件。 结论 泡沫模珠粒间的沟槽会对型壳及铸件外表质量造成较大的影响。通过在泡沫模外表涂挂光洁剂，可以覆盖珠粒间的沟槽，提高泡沫模的外表光洁度，进而显著提高型壳和铸件的外表质量。此外，采用高密度的泡沫模也可以提高铸件外表质量。 涂料性能很大的影响着

40、铸件的外表质量。其中硅溶胶粘接剂制备的型壳强度高、外表质量好。采用较高目数的粉料制备涂料，最终获得的铸件外表质量较好。另外，涂料的粉液比应尽量高，粘度不能过大、气泡应尽量少。 在金属充填型腔过程中，型腔与金属液间的气膜的存在会对铸件外表质量造成一定的影响，应设法消除或削弱气膜。采用真空和压力下浇注，可以减少气膜，提高铸件的外表质量。7 典型铸件缺陷分析7.1 离合器壳体材料HT200，质量20kg，主要壁厚8-10mm，法兰内圆直径360mm，斜面开口220mm，链接法兰圆与斜面开口的弧形板中部截面仅45mmX20mm，外圆尺寸直径557m(见图7-1 )图7-1 离合器壳体由于离合器壳体是一

41、个簸箕形的薄壁壳体件，变形的矛盾非常突出，开始试制时废品率到达20%，主要是法兰内圆变成了椭圆，斜开口弧形板凸起。采取的一系列措施如下：1模具设计。为了减少变形，将模具整体制出，结构更复杂了，但是变形少了。同时在征得用户同意后，在易变形的弧形板下面加了一条15mmX20mm的加强肋，同时把弧形板与主体模的过渡圆角半径R从10mm增至30mm。2粘合时，在模型止口内圆增加支撑筋，由支撑筋对模型的反作用力来平衡浸涂和振实中涂料和型砂对模型的作用，从而起到预防变形的作用见图7-2 图7-2 增加支撑筋3夹渣缺陷及控制。对夹渣产生的原因，可通过采用低密度模型、设置合理浇冒口系统、提高浇注温度、增加涂层

42、和型砂透气性、提高模型外表质量以防止涂料渗入模型等措施来防止夹渣缺陷的产生。下面我们从模型密度和浇冒口系统量方面着手。a采用低密度模型，由于离合器主要壁厚为8mm，属薄壁件，通过分析，选取了1820g/l、2021g/l、2223g/l等三种预发珠粒预发密度对模型质量和夹渣缺陷进行比照。对各种密度进行小批量试验，各100件，如表7-1.表7-1 预发珠粒预发密度对模型质量和夹渣缺陷的影响b采用合理浇注系统。对以前的浇注系统进行该进，设计出符合离合器类产品普遍使用的中空圆柱形直浇道。其次，我们对形状也进行了改良，为保证铁水温度以及较少铁水对涂层的冲刷，在形状上我们采用直径为46mm的圆柱形。再者

43、，在保证强度的同时，EPS泡沫使用越少越好，为此，将其做成中空的，内圆取直径的一半为23mm。在使用过程中两者比拟见图7-3图7-3 中空直浇道的结构经过批量生产验证，采用预发珠粒预发密度2223g/l的珠粒及成型制造的中空圆柱形直浇道夹渣废品率可控制在1%以内。7.2 变速器上盖消失模铸件的缺陷分析及控制上盖是变速器的关键部件之一，狐妖壁厚为7mm-8mm，属薄壁，平板类铸件，如图7-4所示。1夹渣缺陷分析及解决方法a.上盖壁厚7mm-8mm，属薄壁铸件，在充型过程中，一旦充型时间短等，就会造成薄壁出充聊缺乏，主键外表粒珠融合不好，珠粒制件间隙较大等缺陷，如图7-5 图7-4 上盖铸件外形

44、图7-5 未充实模样横截面经原因分析后，我们采取将浇注系统用珠粒成型的方法，直浇道做成中空式，另外，在制模时，通过调整蒸汽压力，根据经验调整蒸汽的通入时间，使珠粒发泡充分而不过分膨胀，这样浇注出的铸件夹渣少，降低了废品率。b.铁包砂缺陷分析及控制。根据经验调整振实台频率，主要采用二维和三维振实台，振动加速范围是12g，振实效果较好，根据不同铸件调整振动频率和振动时间，上盖类铸件的振动时间一般是25s，振实频率是4050Hz。最后使用水玻璃砂填死角法，使死角处得筛子紧实度高，死角处得渗铁也的到了解决。c.冷隔，变形缺陷分析及控制。冷隔，变形是上盖类铸件主要的铸造缺陷，这两种缺陷占废品的一般以上。

45、因此，我们采取在保证模型足够强度的前提下，降低模型密度。用不同密度的珠粒各制100件模型，在相同浇注温度1470下得到以下结果，如表7-2.表7-2 珠粒密度与铸件缺陷的关系珠粒堆积密度/gl-1252622242022冷隔件1073变形件116总数件1189从上表数据得出，密度为2224g/l的珠粒最好，因此我们将珠粒的预发密度控制在2223g/l，用这样密度制出的模型降低了铸件在实际生产中的冷隔缺陷。同时在浇注方面，调高浇注温度，上盖系列的出炉温度高达1550，浇注温度不低于1470；使用浇注系统直接成型；采用中空式圆柱形直浇道；如图7-5所示，它起到集渣，补缩作用，降低了铸件浇缺乏和冷隔

46、倾向。对于粘结集渣冒口，由于上盖系列铸件采用立式浇注，因此铁水最后到达的铸件顶部聚集了大量热解后的残留物和铁水氧化物，使用集渣冒口可以通过改良浇注系统，如图7-6，降低铸件变形了冷隔。 图7-5直浇道改良前后比照 图7-6 集渣冒口与铸件粘结处对于浇注方式，做如下实验，我们采取中间底柱式浇注、底侧式浇注、顶侧式浇注、阶梯式浇这四种不同浇注方式，如图7-7所示：图7-7 不同浇注工艺对铸件的影响通过对以上几种浇注方式所浇注出的铸件废品进行了统计和数据分析，得出结果如表7-3和表7-4所示：表 7-3 不同浇注系统造成的废品统计数据表7-4 不同浇注系统造成的废品率统计百分率 从上面数据分析，我们

47、可以看出，底侧式和阶梯式浇注出的铸件废品率最低，冷隔和变形也相对较少，由于阶梯式浇注需要较多的粘结工艺，为了提高劳动效率，采用底侧式浇注，降低了上盖的废品率。此外，造型紧实时，通过合理调整振动频率和振动时间，到达型砂即紧实 ，又不易使铸型产生变形，取得了一定的效果。8 消失模铸造的环境保护早在130年前马克思就指出：“文明如果是自发的开展，而不是自觉地开展，那么留给自己的是荒漠。所谓可持续开展，是指即满足当代人的需要，又不对后代人满足需要的能力构成危害的开展。我国实施可持续开展战略，必然会遇到资源相对贫乏和环境污染的严重挑战。铸造行业不仅是矿产资源的巨大消耗者，也是突然环境的责任者。在铸造行业

48、中，存在着许多大家所熟知的环境污染：水玻璃砂回用后剩余的固体废弃物，呋喃树脂砂在浇注过程中排放的芳香烃气体、SO2等有害气体，三乙胺树脂砂造型、制芯过程中散发的刺鼻的氨气，冲天炉排放烦人固体烟尘及CO2、SO2等污染气体。消失模铸造作为被铸造专家看好的面向21世纪的铸造新技术，一方面要满足后的近净形铸件的要求，另一方面也要较少对环境的污染，真正做到清洁生产。自从消失模铸造工艺创造以来，消失模铸造过程中排放的有异味气体一直受到普遍的关注。消失模铸造工艺对环境污染的争议一直从未停止过。只追求消失模铸件的精确外形、只满足于消失模铸造工艺带来的经济效益，而不顾消失模铸造工艺给环境带来的负面影响，是不符

49、合可持续开展战略的。我们需要正确、客观的贫家消失模给环境带来的影响，并有效的净化它缩带来的污染。在保护环境的前提下推动消失模铸造工艺的健康开展。对消失模铸造车间需要做环境状况评估，定期测定铸造车间废气浓度，对超标废气车间，需要做废气处理。常见的消失模铸造车间有机废气净化方法主要有两种:一种是直接燃烧法，一种是催化剂燃烧法。对于环境要求越来越高的地区建议采用催化剂燃烧法。9 消失模应用实例9.1用消失模铸造生产汽车零件 消失模铸造铸件业广泛用于汽车铸造也中的高性能发动机、进排气歧管和液压装置、制动毂系列等。国内引进的消失模生产线的先进工艺技术和结合该厂产品和实际情况，改良后的实践获得了成功的典范

50、。如某厂用消失模工艺生产汽车配件设计生产能力10000t/年，于2004年底投产，到2005年初，总计生产出逐渐2000t左右，但进行机械加工后发现，综合成品率太低，无法进行大批量的生产，决定寻求技术支持，对已有生产线进行全面分析，并认真总结上阶段出现的问题，提出解决措施。主要问题：1 没有典型铸件的工艺分析。小样的试产，线上生产线、设备，在搞零件工艺，最典型的例子是零件白模工艺由磨具加工单位决定。2 生产线设备严重缺陷。振实台，振不实砂型；没有翻箱机，生产线不完善等3 白模。白模的质量决定着铸件的优劣，白模的质量差，发泡机、成型机质量没有过关，操作工艺不合理，选用粒子不相宜等问题。4 厂内领

51、导人员。专业专管人员频繁更换，造成管理松弛，执行工艺标准不力。以上问题没有解决，汽车铸件的综合废品很高，铸件外表质量很差很粗糙。解决措施：1改良、完善生产线，改良振实台、雨淋加砂机等设备，必须以10000t/年分解到每日产量，振实台必须具有振实造型的速度，一般造型徐律应为46min/箱，翻箱机要和造型的速率匹配等。2白模的质量，根据铸件结构材质的要求选用不同的粒子EPS或球铁薄壁件选STMMA粒子，同时改换成合格发泡机。模具的开设和制作加工，应以整体白模为宜，浇注汽车铸件真空度应月底越好，只要浇注出合格的铸件即可，这对涂料的性能要求较高。3汽车零件合金熔炼、化学成分、处理工艺必须符合消失模铸造

52、的要求，铸件温度要高，一便气化、裂化、分解白模，开箱、清理，检验必须一气呵成，满足产线配套要求。4要完善质量管理体系。消失模铸造是系统工艺，环环紧扣。要务必对每个零件进行工艺试验白模质量，涂料和涂刷工艺烘干，浇注系统、每箱组串、布置、浇注温度等获得最优铸件，然后稳定工艺标准，生产线操作时要个执行，并及时检测，出现问题后及时分析，找出原因加以解决。现在该厂生产消失模铸件汽车配件获得了巨大的效果和效益。重型汽车变速箱壳体消失模铸造与树脂砂型铸造比照 表9-1重型汽车变速箱壳体消失模铸造与树脂砂型铸造比照工程消失模铸造树脂砂铸造比拟尺寸精度GBCT7GBCT92级主要壁厚68mm重量平均65公斤平均

53、71公斤10%重量精度GBCT7GBCT92级加工余量2 mm34 mm3050%废品率内废2%30%外废0.7%40%铸件本钱310元/件380元/件1000元/吨由上表9-1可以明显看出，采用消失模铸造铸件尺寸精度大大提高了，铸件体积减小，重量减轻，加工余量较少了，废品率大大的降低了，本钱相比砂型铸造也件减少了，充分突出了消失模铸造在实际应用中的优越性。10 对我国消失模铸造技术开展展望及建议从开展上看，中国要成为铸造强国，必须提高技术含量高、难度大的近无余量、精确成形产品比例；符合环境保护和可持续开展的开展的大方向、实现清洁生产；同时，适应更加个性化的市场需求，产品的结构设计要有更大的自

54、由度。因此有着巨大的开展潜力，在21世纪将会有更迅速的开展。对我国消失模开展提出的建议：产品必须对路，工程的前期工艺论证必不可少。消失模铸造是优越的，但不是万 能的。它有一定的应用范围，选择的铸件是否适合采用消失模铸造方法，要进行多种工艺、多种方案的认真比拟。脚踏实地地攻克消失模铸造技术的每一道难关，将消失模技术推向快速开展的“技术增长期。现在我们的目标是能生产更复杂的更精密的中、高难度铸件，譬如复杂的箱体、铝合金缸盖和缸体铸件，使消失模铸件的优越性和经济效益更充分的消失出来。围绕“白区薄弱环节，加大研究开发力度。“白区是一个学科交叉的领域， 涉及多方面领域，要加强化学、化工工程师，铸造工作者

55、，模具和机械工程师，数控加工工程师之间的协作交流，研制更好性能的消失模珠粒材料，制定最正确发泡工艺标准，开发先进实用的CAD/CAM/CAE计算机的软件。实现铸件的“轻量化 、“精确化，铝合金消失模铸造大有可为。国内外消失模铸造首先是从铝合金铸件取得突破的，而卧国的铝合金消失模铸造恰恰是薄弱环节，这与铸件“轻量化 、“精确化的趋势不适应，建议多朝着方面开展，简历更多铝合金消失模铸造生产线，预计在今后十年，铝合金消失模铸造会飞快的开展。主动进攻，实现消失模铸造的清洁生产。消失模铸造本身是一种污染少的新工艺，只要进一步处理好尾气净化和除尘两个环节，就可以完全实现清洁生产。协同作战，发挥产学研结合的

56、总体优势。消失模铸造厂只有把采用国外先进设备与充分发挥自身潜力，以及引进设计院所、高等院校、研究机关多方面的力量结合起来，才能使高水平的消失模生产线在较短的时间里取得比拟好的效益。结束语消失模铸造技术自20世纪90年代开始在我国进入工业化应用，经过几十年的开展，我国消失模铸造工业具有了一定的规模，成为铸造工业的重要组成局部，消失模铸造技术也被国家重点推广而成为改造传统铸造业应用最广泛的高新技术。但总的来说，我国消失模铸造的生产应用水平与兴旺国家，仍然有很大差距。我们需要不断学习先进的技术逐步缩短差距，全面提高中国消失模铸造水平，打入国际市场才是关键。为适应我国消失模铸造生产需要，结合我国铸造企业的开展现状，本文主要介绍了消失模铸造的生产特点，对其生产的四项关键技术做了详细阐述，如模样的成形加工、造型及紧实、涂料方面、浇注及充型。同时，在论文撰写过程中，与消失模铸造生产实践密切结合，针对消失模铸造生产中的各种问题，如充型缺陷、气孔夹渣、铸铁件皱皮、铸钢件增碳、铸件尺寸、变形等缺陷问题，结合铸造技术根底知识，对各种缺陷提出了各自的改良措施，希望通过各种应对措施来降低废品率，提高消失模铸造车间生产效率。由于，没有条件到实地消失模铸造车间参观，论文中引用了局部参考消