消失模铸造生产系统的优化控制.pdf

消失模铸造生产系统的优化控制 消失模铸造技术的优势体现的越来越明显，许多中小企业相继投产。特别是近几年来消 失模铸造企业如雨后春笋，从消失模铸造设备厂家的订货需求可以明显体会到这一点。但是， 也有不少消失模铸造企业投产后不久纷纷下马。其中缘由在于许多企业对消失模铸造工艺了 解不深入，一开始看起来消失模铸造工艺很简单，没有充分估计到它的规律性和复杂性，仓 促上马，结果在实际生产中遇到意想不到的问题，又没有心理准备，对出现的问题束手无策， 又匆匆下马。结果既浪费时间、资金和精力，又要丢掉市场，得不偿失。 实际上，消失模铸造是一个系统工程，理论上可以用于生产各种铸件，并且在实验室取 得了广泛的成功。但是，由于我国消失模铸造模型材料普遍采用包装用的泡沫聚苯乙烯 (EPS)，并且专用涂料技术还没有形成技术优势，加之干砂振动技术和消失模铸造工艺也不 成熟，从而导致许多初上企业，特别是中小企业对于这些认识还不深入，所以才会出现一哄 而上又一哄而下的被动局面。 那么消失模铸造技术在我国真的没有发展前景吗？答案是否定的。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 就是一个有力的证明。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。 一、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 (PS-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PS+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 PS(含碳92％)、PS＋PMMA 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PS、PS＋PMMA 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0.024～0.03g/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 0.02～0.025g/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。 二、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。