消失模鑄造

       1958年，H.F.Shroyer發(fā)明了用可發(fā)性泡沫塑料模型制造金屬鑄件的技術(shù)并取得了zhuanli。最初所用的模型是采用聚苯乙烯（EPS）板材加工制成的，采用含粘結(jié)劑的型砂造型。德國(guó)的Grunzweig和Harrtmann公司購(gòu)買了這一zhuanli并加以開發(fā)和應(yīng)用。采用無粘結(jié)劑干砂生產(chǎn)鑄件的技術(shù)后來由T.R.Smith于1964年申請(qǐng)了zhuanli。在1980年以前使用無粘結(jié)劑干砂工藝必須得到實(shí)型鑄造工藝公司（Full Mold Process,Inc）的批準(zhǔn)，在此以后，該zhuanli就無效了。

       最普遍實(shí)用的方法是把涂有耐火材料涂層的模型放入砂箱，模型四周用干砂充填緊實(shí)，澆注液態(tài)金屬，取代泡沫塑料模型，這種鑄造工藝被稱為：消失模鑄造（EPC）、氣化模鑄造及實(shí)型鑄造等。美國(guó)鑄造協(xié)會(huì)消失模鑄造委員會(huì)采用了"消失模鑄造"作為該工藝的名稱。精密鑄造件

    消失模鑄造是一項(xiàng)創(chuàng)新的鑄造工藝方法，可用于生產(chǎn)有色及黑色金屬動(dòng)力系統(tǒng)的零件，包括：汽缸體、汽缸蓋、曲軸、變速箱、進(jìn)氣管、排氣管及剎車轂等鑄件。消失模鑄造的工藝流程如下：

       1）預(yù)發(fā)泡

       模型生產(chǎn)是消失模鑄造工藝的工序，復(fù)雜鑄件如汽缸蓋，需要數(shù)塊泡沫模型分別制作，然后再膠合成一個(gè)整體模型。每個(gè)分塊模型都需要一套模具進(jìn)行生產(chǎn)，另外在膠合操作中還可能需要一套胎具，用于保持各分塊的準(zhǔn)確定位，模型的成型工藝分為兩步，第一步是將聚苯乙烯珠粒預(yù)發(fā)到適當(dāng)密度，一般通過蒸汽快速加熱來進(jìn)行，此階段稱為預(yù)發(fā)泡。

        2）模型成型

        經(jīng)過預(yù)發(fā)泡的珠粒要先進(jìn)行穩(wěn)定化處理，然后再送到成型機(jī)的料斗中，通過加料孔進(jìn)行加料，模具型腔充滿預(yù)發(fā)的珠粒后，開始通入蒸汽，使珠粒軟化、膨脹，擠滿所有空隙并且粘合成一體，這樣就完成了泡沫模型的制造過程，此階段稱為蒸壓成型。

       成型后，在模具的水冷腔內(nèi)通過大流量水流對(duì)模型進(jìn)行冷卻，然后打開模具取出模型，此時(shí)模型溫度提高且強(qiáng)度較低，所以在脫模和儲(chǔ)存期間必須謹(jǐn)慎操作，防止變形及損壞。

       3）模型簇組合

       模型在使用之前，必須存放適當(dāng)時(shí)間使其熟化穩(wěn)定，典型的模型存放周期多達(dá)30天，而對(duì)于用設(shè)計(jì)獨(dú)特的模具所成型的模型僅需存放2個(gè)小時(shí)，模型熟化穩(wěn)定后，可對(duì)分塊模型進(jìn)行膠粘結(jié)合。 

       分塊模型膠合使用熱熔膠在自動(dòng)膠合機(jī)上進(jìn)行。膠合面接縫處應(yīng)密封牢固，以減少產(chǎn)生鑄造缺陷的可能性

       4）模型簇浸涂

       為了每箱澆注可生產(chǎn)更多的鑄件，有時(shí)將許多模型膠接成簇，把模型簇浸入耐火涂料中，然后在大約30～60C（86-140F）的空氣循環(huán)烘爐中干燥2～3個(gè)小時(shí)，干燥之后，將模型簇放入砂箱，填入干砂振動(dòng)緊實(shí)，必須使所有模型簇內(nèi)部孔腔和外圍的干砂都得到緊實(shí)和支撐。

       5）澆注

       模型簇在砂箱內(nèi)通過干砂振動(dòng)充填堅(jiān)實(shí)后，鑄型就可澆注，熔融金屬澆入鑄型后（澆注溫度鑄鋁約在760C/1400F，鑄鐵約在1425C/2600F），模型氣化被金屬所取代形成鑄件。圖1是消失模工藝的砂箱和澆注示意圖。

       在消失模鑄造工藝中，澆注速度比傳統(tǒng)空型鑄造更為關(guān)鍵。如果澆注過程中斷，砂型就可能塌陷造成廢品。因此為減少每次澆注的差別，使用自動(dòng)澆注機(jī)。

        6）落砂清理

       澆注之后，鑄件在砂箱中凝固和冷卻，然后落砂。鑄件落砂相當(dāng)簡(jiǎn)單，傾翻砂箱鑄件就從松散的干砂中掉出。隨后將鑄件進(jìn)行自動(dòng)分離、清理、檢查并放到鑄件箱中運(yùn)走。

       干砂冷卻后可重新使用，很少使用其他附加工序，金屬?gòu)U料可在生產(chǎn)中重熔使用。

       1.2 消失模鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)

       消失模鑄工藝在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)三個(gè)主要方面具面優(yōu)勢(shì)。

       1.2.1 技術(shù)方面

       1）模型設(shè)計(jì)的自由度增大

       新工藝有可能進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，并完全可以從第一階段就能在模型上增加一些附加功能。例如：柴油預(yù)熱器有一個(gè)特殊功能部件，它可采用消失模鑄造工藝進(jìn)行制造，而不能采用傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)。

       2）免除了鑄件生產(chǎn)中使用的砂芯

       3）很多鑄件可以不要冒口補(bǔ)縮

       4）提高鑄件精度 可獲得形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可100重復(fù)生產(chǎn)高精度鑄件，可使鑄件壁厚偏差控制在-0.15~+0.15mm之間

       5）在模型接合面不產(chǎn)生飛邊

       6）具有減輕鑄件重量約1/3的優(yōu)勢(shì)

       7）減少加工余量

       可以減小機(jī)加工余量，對(duì)某些零件甚至可以不加工。這就大大減少了機(jī)加工和機(jī)床投資（例如，對(duì)于不同情況可以減少一半投資）。

       8）與傳統(tǒng)空腔鑄造相比，模具投資下降。

       9）完全消除了傳統(tǒng)的落砂和出芯工序

       1.2.2 經(jīng)濟(jì)方面

       1）可整體生產(chǎn)復(fù)雜鑄件

       采用新工藝設(shè)計(jì)，分塊模型可膠合組成整體模型，鑄成復(fù)雜整體部件，對(duì)比原先多個(gè)鑄件組合裝配部件（如柴油預(yù)熱器）而言，可獲益1到10倍。

       2）減少車間人員

       建立消失模鑄造工廠，所雇員工數(shù)量少于傳統(tǒng)鑄造工廠，因此應(yīng)當(dāng)考慮這一因素。

       3）鑄造工藝靈活

       鑄造工藝的靈活性非常重要，因?yàn)樾鹿に囉锌赡芡瑫r(shí)生產(chǎn)在砂箱中變化放置大量類似的或不同的鑄件，澆注系統(tǒng)也因此十分靈活?？傊覀兛梢哉f，每種優(yōu)勢(shì)都與經(jīng)濟(jì)利益相一致，同時(shí)還改善了工作條件。

       1.2.3 環(huán)境保護(hù)

       聚苯乙烯和PMMA在燃燒時(shí)產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、水及其他碳?xì)浠衔餁怏w，其含量均低于歐洲允許的標(biāo)準(zhǔn)。干砂可使用天然硅砂，99%反復(fù)循環(huán)使用，不含有粘結(jié)劑。模型使用的涂料是在水中添加粘結(jié)劑等輔料組成，不產(chǎn)生污染。