消失模铸造工艺流程及应用简单介绍

消失模铸造工艺流程及应用简单介绍消失模铸造，作为一种近净成形的铸造工艺，凭借其独特的技术优势，在现代制造业中占据着不容忽视的地位。它通过使用可发性泡沫塑料制作与铸件形状完全一致的模样，经涂覆耐火涂料、烘干后埋入干砂中振动紧实，然后浇注金属液使泡沫模样受热气化并占据其位置，最终形成铸件。相较于传统砂型铸造，其工艺流程和应用特点均有独到之处。一、消失模铸造的主要工艺流程消失模铸造的工艺过程看似简洁，实则每一步都对最终铸件质量有着直接影响，需要精细操作与严格控制。1.泡沫塑料模样的制作（白模制作）这是消失模铸造的起始环节，也是其核心特征所在。通常采用可发性聚苯乙烯（EPS）或可发性聚甲基丙烯酸甲酯（EPMMA）珠粒作为原料。首先，将珠粒进行预发泡，使其膨胀至一定密度；随后，将预发泡后的珠粒填入带有排气孔的金属模具型腔中，通过蒸汽加热使珠粒再次膨胀并融合成为一个整体，形成与所需铸件形状、尺寸一致的泡沫塑料模样，即“白模”。对于复杂结构的铸件，可能需要将多个简单的泡沫模样用专用胶黏剂粘结组合成整体模样。此环节需特别注意模样的尺寸精度、表面质量以及发泡珠粒间的融合程度，它们直接关系到后续铸件的精度和完整性。2.模样涂覆与烘干制作完成的白模表面需要涂覆一层特制的耐火涂料。涂料的主要作用是：在浇注过程中隔离高温金属液与干砂，防止砂粒进入铸件形成夹砂缺陷；同时，它也是泡沫模样热解气体的排出通道，并能改善铸件的表面光洁度。涂料通常由耐火骨料（如石英粉、铝矾土等）、粘结剂、悬浮剂及其他助剂组成，通过浸涂、刷涂或喷涂等方式均匀涂覆在模样表面，涂层厚度根据铸件大小和材质要求而定。涂覆后的模样需要进行充分烘干，以去除涂层中的水分，确保在填砂和浇注过程中涂层具有足够的强度和透气性。烘干温度和时间需严格控制，避免模样变形或涂料开裂。3.砂箱造型（填砂与紧实）将烘干后的带涂层模样（通常组合有浇冒口系统）放入砂箱内。为提高生产效率和铸件精度，有时会采用负压砂箱。随后，向砂箱内填入无粘结剂的干石英砂或特种砂（如宝珠砂）。为使干砂能充满模样周围的各个角落并达到一定的紧实度，通常需要进行振动紧实。振动台带动砂箱振动，使干砂颗粒之间产生相对运动，从而填充空隙并实现紧实。此过程中，干砂不使用粘结剂，这是消失模铸造区别于传统砂型铸造的另一重要特征。对于一些特殊要求的铸件，可能会在砂箱顶部覆盖塑料薄膜并抽真空，形成负压状态，以辅助固定砂型和促进浇注时气体的排出。4.浇注金属液砂型紧实完成后，即可进行金属液的浇注。浇注时，金属液以一定的温度和速度浇入浇口杯，进入泡沫模样的型腔。由于金属液的高温作用，泡沫塑料模样迅速发生热解、气化，产生大量气体（主要是碳氢化合物），这些气体通过涂层的孔隙和干砂之间的间隙排出砂箱。与此同时，金属液不断占据泡沫模样原来的位置，最终充满整个型腔。浇注过程中，金属液的充型速度、浇注温度以及负压（若采用）的控制对铸件质量至关重要，需要根据铸件材质、结构和尺寸进行合理调整，以避免出现呛火、冷隔、气孔等缺陷。5.落砂、清理与后续处理铸件冷却到一定温度后，即可进行落砂。由于采用的是无粘结剂的干砂，落砂过程相对简单，可通过振动或倾倒砂箱使砂子与铸件分离。分离出的干砂经筛分、冷却后可循环使用。落砂后的铸件，需要去除浇冒口、清理残留的涂料和少量粘砂，必要时还需进行打磨、抛丸、热处理、检验等后续工序，最终获得符合要求的合格铸件。二、消失模铸造的主要优势与局限性主要优势：1.设计自由度高：可铸造形状复杂的铸件，尤其适合具有复杂内腔、曲面或薄壁结构的零件，减少了传统铸造中砂芯的使用，甚至可以实现无芯铸造。2.尺寸精度较高：由于模样不取出，避免了传统砂型铸造中起模、下芯等环节可能带来的尺寸偏差，铸件尺寸精度和表面光洁度相对较好，可减少后续机械加工量。3.工序简化，成本降低：省去了制芯、合箱等工序，减少了工装夹具的数量，缩短了生产周期，降低了劳动强度和生产成本（尤其对于复杂件）。4.材料利用率高：浇冒口系统设计可更优化，金属液回收率较高。5.环境友好性改善：干砂可循环使用，减少了废砂排放；生产过程中有害气体排放相对较少（需配备良好的通风除尘系统处理模样热解气体）。局限性：1.模样制作成本与周期：对于小批量生产，泡沫模样的模具成本可能较高；模样制作和粘结也需要一定时间。2.铸件表面质量受影响因素多：涂料性能、烘干质量、浇注工艺控制不当易导致铸件表面出现皱皮、炭黑、气孔等缺陷。3.浇注过程控制要求高：金属液充型与模样气化过程复杂，易产生呛火、卷入气体等问题，对操作人员技能和工艺参数控制要求较高。4.适用材质范围有一定限制：虽然可用于多种金属材料，但对于高熔点合金或大型铸钢件，其应用仍存在一些技术挑战。5.泡沫材料的储存与处理：泡沫模样易损坏，储存需注意防护；其热解产物的处理也需要关注环保要求。三、消失模铸造的应用领域凭借其独特的技术特点，消失模铸造技术在多个工业领域得到了广泛应用：*汽车工业：这是消失模铸造应用最成熟和广泛的领域之一，可生产发动机缸体、缸盖、进气歧管、排气歧管、曲轴、变速箱壳体、制动毂、轮毂等复杂零部件，尤其适用于铝合金、铸铁等材质。*工程机械：如挖掘机、装载机的配重、箱体、结构件等大型复杂铸铁件或铸钢件。*机床制造：机床床身、工作台等铸铁件，可利用其成形复杂内腔和良好的尺寸精度。*泵阀管件：各种材质的泵体、阀体、管件，特别是一些具有复杂流道的部件。*农业机械：拖拉机、收割机等的变速箱体、壳体等。*航空航天及国防工业：某些结构复杂、性能要求高的零部件，在特定条件下也会采用消失模铸造技术。四、总结消失模铸造作为一种先进的近净成形技术，通过其独特的“模样气化”成形原理，为复杂铸件的生产提供了高效、经济的解决方案。尽管存在一些技术挑战和局限性，但其在提高铸件设计自由度