消失模铸造的工艺过程比传统的粘土砂铸造工艺简单得多。它的特点是:铸件精度高,消失模铸造是一种近无余量、精确成形的新工艺,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;设计灵活,为铸件结构设计提供了充分的自由度。原先分为几个零件装配而成的结构,能够最终靠由几个泡沫塑料模片粘合后铸造而成。原先需要加工形成的孔、洞能不用砂芯而直接铸造出来,大大节约了机械加工和制芯成本;型砂中无化学粘结剂,低温下泡沫塑料对环境完全无害,浇铸时它排放的有机物很少,而且排放时间短地点集中,便于集中收集处理;降低投资和生产所带来的成本,砂回收系统大大简化,模具寿命长,比传统模具损耗小,生产模样和铸件能轻松实现自动化。
消失模铸造技术在国外得到了迅速的发展,目前已确定进入了技术成熟期。我国近年来也有了长足的进步,但从总体上看还处于技术革新阶段[2]。铸件产品形状简单,品种单一。铸件受到诸多缺陷的困扰,废品率高居不下,经济效益远没有正真获得体现。
消失模铸件的质量比传统砂型铸件的表面光洁度、尺寸精度以及内部质量好,没有一般砂型铸造中常出现的夹砂、涨箱、错箱以及偏芯等缺陷。但消失模铸造由于其本身的工艺特点,会使泡沫塑料模样在气化、分解、产物扩散中伴随着金属由液态注入到结晶、凝固、冷却的整一个完整的过程,使铸件产生缺陷,这些缺陷对铸件质量有很重要的影响。
在整个消失模铸造工艺的过程中,包括白模的成型及整个浇注过程,产生了一系列的物理化学变化,在这些变化、反应过程中均可能会产生缺陷,针对产生的铸件缺陷,本文探讨对这些缺陷起关键作用的因素及对策。
2.1铸钢件增碳消失模铸造铸钢件的增碳缺陷是最常见的一种缺陷,碳缺陷的表现形式与模样的分解特性及其热分解产物有关,包括铸件的表面增碳、铸件的体积增碳、铸件的局部增碳和铸件的表面脱碳。
铸钢件增碳增氢极度影响铸件力学性能,如断面收缩率、伸长率降低,塑性和韧性较差;逐渐表面增碳后硬度增加,给后续的机械加工带来困难,并使铸件焊接性能下降。
防止增碳缺陷的对策:①对于模样尽量选用合适的材料。尽量采用EPMMA或ETMMA共聚物模样材料。②尽可能提高涂料的透气性。在保证不粘砂缺陷的条件下应尽可能减少涂层厚度、增大耐火材料的粒度。③最好能够降低模样的用料。应尽量选用低密度的材料和空心的模样结构,这样做才能够减少模样分解产物的析出量,降低碳的浓度[3]。对于箱体类铸件一般选择模样密度为20~22kg/m3为最佳。④浇注时提高真空度。涂料的透气性与浇注时的真空度紧密关联,在保证不粘砂的情况下,应尽量提高浇注是的真空度。采用这种方法,对防止铸钢件的渗碳非常有效。
摘要:消失模铸造的工艺过程比传统的粘土砂铸造工艺简单得多。它的特点是铸件精度高,消失模铸造是一种近无余量、精确成形的新工艺,由于其本身的工艺特点,易产生铸钢件增碳、表面皱皮、铸铁件炭黑、粘砂、塌箱、针刺和节瘤等缺陷。这些缺陷使铸件的强度、塑性、韧性及硬度等力学性能直线下降,表面光洁度下降,对后续的机械加工造成困难,甚至是整个铸件报废。本文对这些缺陷进行了分析并提出了对策。
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,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的铸造工艺[1]。这种工艺是美国的H.F.Shroyer于1958年发明的。最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制作而成,用粘土沙造型生产艺术品铸件。采用这种方法,造型后泡沫塑料模样不必取出,而是在浇注液态金属后燃烧、分解而“让出”空间充满金属液,形成铸件。经过几十年的发展,先后出现了用磁力场作为“粘结剂”、用被磁化的铁丸代替硅砂作为造型材料的“磁性铸造”,用无粘结剂干砂作为造型材料的“实型铸造”,后由日本的Nagano于1971年发明了“V法铸造”,它是用无粘结剂的干砂作为造型材料,用抽真空的方法固定砂型,其优点是避免了干砂的坍塌,有利于浇注过程中模样分解物的排出。