消失模铸造技术简介及工艺流程

《装备制造技术｝２０１　３年第ｌ０期　

消失模铸造工艺技术研究　

陈刚　

（南京锐航科技有限公司研发部，江苏南京２１００１６）　

摘要：从消失模的铸件设计原则、铸造工艺设计原则和浸渗技术三个方面进行分析，进而对消失模铸造有了深入的认　识，并提出消失模铸造工艺技术的一些规范和要求，避免工艺技术因素引起的铸造缺陷和废品。　关键词：消失模铸造；铸造工艺；浇注系统；铸造缺陷；浸渗技术　

中图分类号：ＴＧ２１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）０１０－００２９—０３　

消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形　

状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂　耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负　

压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝　

固冷却后形成铸件的新型铸造方法。消失模铸造是　

一种近无余量、精确成型的新工艺，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。　

铸件表面粗糙度可达Ｒａ３．２至１２．５　ｍ；铸件尺寸精　

度可达ＩｒＩ７至９；加工余量最多为１．５～２　ｍｍ，可大大　

减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可　

以减少４Ｏ％～５Ｏ％的机械加工时间。　

进行消失模铸造有一定的规范和要求，本文主　

要分析消失模铸造工艺设计原则以便于确定铸造方　

案。同时，分析消失模铸件的浸渗技术来解决消失模　

铸件铸造组织缩松、气密性差的问题。　

１　消失模铸件设计原则　

消失模铸件在设计中除遵循铸件设计的一般　

原则外，还有自身的特点。铸件的最小壁厚应大于　合金充型的最小壁厚，同时为了保证白模的尺寸精　

度和刚度，在截面上一般要大于三个珠粒的直径。　

为了保证模组的刚度以减少造型时的变形量，必须　在内模中增加工艺筋。工艺筋的设置应采用对称结　

构，在造型时处于受压状态，在浇注时处于最后充　

型的部位，在充型时起集渣作用和在凝固中起刚性　

固定的作用。　２　消失模铸造工艺设计原则　

消失模铸造设备生产工艺流程简介

公司生产的消失模铸造设备、是在引进、吸收国内外先进工艺设备的特点，结合国内市场状况、用户需求和生产实际水平，在满足铸造工艺需求的基础上，自主研发设计的系列产品；具有结构先进、性能稳定、外形美观，投资少，见效快，生产效率高、应用广泛等特点，为消失模铸造工艺的稳定性、先进性奠定了可靠基础。根据结构状态和生产工艺流程大体可为焊接结构件、铸件，加工件三类，由于其产品的特点，因此生产工艺具有不同的特性；生产工艺流程见《消失模铸造设备工艺流程图》：

一、消失模铸造设备生产工艺流程图

（见工艺流程图）

二、消失模铸造设备生产工艺流程说明：

1、 焊接结构件：其主要包括落砂装置、提升机上、下框架，水沸腾冷床和冷风输送机等结构；

（1）、工艺流程：车间在接受项目计划同时接受设计图样，将项目和图样下达到班组，班组根据图样进行以下工艺程序；下料一采用工具为0~2000mm钢板尺,0~300mm角尺-----下料、切割-----

采用设备ZLQ-8等离子切割机、QY12Y-32剪板机-----磨光、除锈：S1M-FF150A磨光机手工操作------落料、冲压、成型：WB67K-800/8000、100TX3200液压折弯机、J21-160冲床、YM-200T四柱压力机------加工：LT1000加工中心------喷漆

：85/5型空气压缩机、手工喷抢------组焊：BX1-400~1000电焊机、MZ-1250R自动弧焊机、T8X8自动焊接中心------检验；

0~5000mm盒尺、0~300mm游标卡尺、0~500mm宽座角尺、0~500mm高度尺------喷底漆、面漆：85/5型空气压缩机、手工喷枪-------入库------待组装

（2）以上为焊接结构件广泛状态下的焊接工艺流程；部分结构件如罐体组焊后内部无法进行喷涂和防锈处理，因此必须在下料成型后，及时磨光清理，成型后进行喷底漆，然后组焊，在流程中用红色字体显示。另外部分零件或组件需组焊前进行加工，因此也用红色字体进行表明。

消失模铸造技术简介

消失模铸造我国称真空实型铸造，美国人称消失模或气化模铸造，国际上称EPC工艺。

什么是消失模铸造?消失模铸造是用泡沫模型代替金属或木模，造型后模样不取出，呈实体型腔，即一个与铸件形状完全相似的泡沫模型保留在铸型内，形成“实型”铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型，在浇金属液时，泡沫模型在高温金属液体作用下不断分解气化，产生金属——模型的置换过程，而不象传统“空型”铸造是一个金属液体的充填过程；最终模样气化得到铸件。

与传统的砂型铸造技术相比，消失模铸造技术具有较强的工艺优势，因此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“绿色的铸造工程”。我国曾在“七五”、“八五”、“九五”三个五年计划中把此项技术列入机械行业推广项目。

我国有铸造厂(车间)二万余个，绝大部分采用传统的砂型铸造，劳动强度大，工人易得矽肺病(环境污染严重)，废晶率高；其产品完全靠生产面积扩展：产品质量好坏很大程度依赖操作工人的技术水平，培养一批三级以上造型工队伍至少5-10年。

过去消失模铸造在我国一直发展缓慢，其主要原因是许多外部客观条件不成熟，比如“一汽”早年引入一条生产线，生产10万件／年铝合金轿车进气管，从胶粘剂到制泡沫模EPS(铸造用聚苯乙烯粒珠)原材料和生产线设备均要靠进口供应，成本较高，再加上消失模铸造对于大多数企业来讲属于新事物。

目前，由于国家重视以及国内化工业科技发展，发展消失模铸造技术所需的各种设备、原材料全部国产化，基本能够满足消失模铸造要求，因此，近几年消失模铸造技术在国内铸造业发展很快。

消失模铸造(EPC)工艺特点

1、形状尺寸与铸件完全相似的泡沫塑料模样保留在铸型内铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型。

2、使用无粘结剂的干砂，振动造型。

3、浇注时，泡沫塑料模型在高温液体金属作用下不断气化分解，产生金属——模样的置换过程，而不象传统“空腔”铸造是一个液体金属的充填过程．制作一个铸件，就要“消失”掉一个泡沫塑料模型。

２００６年第３期（总第１０６期）　消失模铸造技术的现状与发展　刘子利　潘青林（中南大学材料科学与工程学院４１００８３）　陶　杰　崔益华（南京航空航天大学材料科学与技术学院　２１００１６）　摘　要　简述了国内外消失模铸造的发展现状，指出了我国同发达国家消失模铸造技术上存在的差距和　今后消失模铸造的发展趋势。　关键词　消失模铸造技术现状发展趋势　Ｔｈｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　Ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　Ｌｏｓｔ　Ｆｏａｍ　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｌｉｕ　Ｚｉｌｉ　Ｐａｎ　ＱｉｎｇＬｉｎ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）　Ｔａｏ　Ｊｉｅ　Ｃｕｉ　Ｙｉｈｕａ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｌｏｓｔ　ｆｏａｍ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ　ｇａｐ　ｏｆ　ｌｏｓｔ　ｆｏａｍ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ｗａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｌｏｓｔ　ｆｏａｍ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｌｏｓｔ　ｆｏａｍ　ｃａｓｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄｓ　材料成形加工行业是制造业的重要组成部分，是　汽车、电力、石化、造船、机械等支柱产业的重要制造　技术，而铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经　济可持续发展基础。高科技及新材料的出现与发展将　导致传统材料成形加工技术的不断发展与变革，逐渐　综合化、多样化、柔性化、多学科化。消失模铸造　（Ｌｏｓｔ　Ｆｏａｍ　Ｃａｓｔｉｎｇ，简称ＬＦＣ或Ｅｘｐｅｎｄａｂｌｅ　Ｐａｔ—　ｔｅｒｎ　Ｃａｓｔｉｎｇ，简称ＥＰＣ）是２Ｏ世纪５Ｏ年代末发展起　来的砂型铸造生产上革命性的新技术，被誉为“２１世　纪铸造新技术”中的“绿色工程－－￣１－２］。　ＬＦＣ的基本原理是采用与所需铸件形状、尺寸　完全相同的泡沫塑料模代替其它铸模进行造型。模样　不取出，呈实体铸型，浇人金属液汽化并取代泡沫模　样后形成理想的铸件。它是由美国人Ｈ．Ｆ．Ｓｈｒｏｙｅｒ于　１９５６年首先试验成功、并在１９５８年以专利形式公布　于世。到２Ｏ世纪６Ｏ年代初，联邦德国的Ｈ．Ｎｅｌｌｅｎ和　美国人Ｔ．Ｒ．Ｓｍｉｔｈ发明了无粘结剂的干砂消失模铸　造；１９６９年日本秋田株式会社和长野县工业试验所　发明的真空密封造型法（简称“Ｖ”法）问世，其负压干　砂紧实技术被迅速引人到消失模铸造中。近２Ｏ年来，　随着泡沫模样材料、化工和机械工业的发展，ＬＦＣ技　术日臻完善，在工业生产中获得了广泛的应用，汽车　行业中的发展尤为迅速（如ＧＭ，Ｆｏｒｄ，Ｆｉａｔ，ＢＭＷ，　中国一汽等），在与其它精确成形技术的竞争中（如以　福特汽车公司为代表的生产铝合金缸体的Ｃｏｓｗｏｒｔｈ　Ｐｒｏｃｅｓｓ精确成形技术，Ｃｏｓｗｏｒｔｈ技术公司已计划在　今年６月份停止位于英国Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ的铝合金铸造厂　的生产　３］），其技术优势日益明显。目前，它已成为替　代传统铸造工艺生产新一代汽车薄壁缸体、缸盖、变　速箱壳体、进气歧管、排气管、曲轴等的主要生产方　法　。　１国内外的发展现状　１．１　国外的发展现状　作为消失模技术的发源地，美国在８Ｏ年代初率　先将ＬＦＣ应用于工业生产，目前仍是消失模铸造技　术应用的领导者，其产量占世界产量的５Ｏ　９／５以上。　１９８２年福特汽车公司在Ｅｓｓｅｘ工厂建成了一套年产　２．５万只铝合金进气歧管的ＥＰＣ中间试验装置并获　得成功，紧接着于１９８４年耗资１１００万美元建立了占　地ｌＯ万ｍ　、年产１００万只铝合金进气歧管的高度自动　化生产线，揭开了用ＥＰＣ技术在先进工业国飞速发　展的序幕。１９９０年通用汽车公司在Ｓａｔｕｒｎ建成年产　铸件５．５万ｔ、１０万ｍ。的一条全自动的生产线生产铝　合金四缸体、缸盖等铸件。２００１年由意大利法塔公司　（ＦＡＴＡＧＲＯＵＰ）设计在美国伯明翰附近建成了世界　上技术最先进、规模最大的萨金诺铸造厂（ＳＭＣｏ），　１