消失模固液复合锤头铸造技术_张玉芳

消失模铸造工艺概述

消失模铸造工艺是一种常用于复杂零件制造的金属铸造工艺。它使用可熔解的模具材料制作模具，使得在铸造过程中模具可以完全熔化消失。该工艺具有精度高、表面质量好、无需二次加工等优点，因而在汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。

消失模铸造工艺的主要步骤如下：

1. 设计和制作模具：根据产品设计要求，制作用于铸造的消失模模具。模具可以由多种材料制作，如石膏、聚苯乙烯泡沫、蜡等。模具的形状和尺寸应与最终产品一致。

2. 涂覆模具防粘剂：为了防止铸件粘附在模具上，需要在模具表面涂覆一层防粘剂。这可以提高模具的寿命，并保证无需额外的刀具去除铸件。

3. 模具装配：将模具中的各个部分组装在一起，以确保模具的完整性和稳定性。在组装过程中，需特别注意精度和尺寸的匹配。

4. 熔化模具：将装配好的模具放入高温熔炉中，使得模具可以完全熔化，形成空腔。在这一步骤中，消失模具的材料需要有足够的熔点，以确保在后续的铸造中不被熔化。

5. 铸造：将熔融金属（通常是铝合金、钢或铜合金等）注入到熔化的模具空腔中。熔融金属会填充模具的空腔，形成铸件的形状和尺寸。

6. 冷却和固化：等待铸件在模具中冷却和固化。时间的长短取决于所使用的金属材料和铸件的尺寸。

7. 分离和清理：一旦铸件充分冷却固化，将模具进行分离和摘除。由于模具材料已经熔化，因此不需要耗费额外的力量或处理方法来分离铸件。

8. 加工和检验：根据需要，对铸件进行必要的加工，例如去除毛刺、磨光等。然后进行质量检验，确保铸件符合设计要求。

消失模铸造工艺因其制造所需的模具会完全熔化而得名。相对于传统的砂型铸造，消失模铸造工艺具有更高的精度和表面质量，减少了许多后续处理工序，提高了生产效率。虽然该工艺需要较高的成本和较长的制造周期，但在需要制造复杂零件的领域中，其独特的优势使其成为首选的铸造工艺之一。消失模铸造工艺在近年来得到了广泛的应用和发展。其主要优势包括高精度、表面质量好、简化制造过程、提高生产效率等。这使得消失模铸造工艺成为许多行业中制造复杂零件的首选方法。

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. 消失模铸造工艺概要

消失模铸造工艺最早出现于20世纪50年代后期，到现在已经有50来年的历史了。由于其在浇注金属液使之成形的过程中包含有金属液置换消失模的过程，完全不同于传统铸造工艺的“空腔充型〞方式，因而，由长期经验积累而建立的有关浇注系统的一套技术不能直接运用，必须从实践中建立新的工艺设计原则。消失模铸造工艺的创新期经历了40年之久。

1977年“美国铸造师协会〞和“消失 模铸造技术联谊会〞共同对此项工艺在北美的实际应用情况进行了调查研究。对调查结果进行分析之后，认为：消失模铸造工艺在铝合金，铸铁和铸钢方面的应用都已从“创新期〞进入“发展期〞，而进入“成熟期〞则仍需一段时间。同时，他们还预测：常用的几种得铸造合金消失模工艺进入“成熟期〞的时间如下：

铝合金 铸铁 铸钢

20XX 20XX 20XX

一、消失模铸造工艺的基本情况

目前，消失模铸造工艺已经是一种应用相当广的工艺，可用以制造多种不同材质的铸件。生产铝合金铸件方面，成功的经验很多，无论在美国或欧洲，都实现了高水平的工业规模生产，大量生产的重要汽车零件有进气歧管、发动机缸体和缸盖等。在生产铸钢件、铸铁件和铜合金铸件方面，近年来都也有了可喜的进展。

消失模铸造工艺对生产条件和铸件品种的适应能力很强：既可用于单件、小批量生产，也可用于大量生产；生产的铸件小的可在10kg以下，大的可在30kg以上。

1、消失模工艺的简要发展过程

1958年，Harold F.Shroyer以“无型腔铸型与其制造方法〞获得了美国专利。

最早问世的消失模工艺制造铸件，是M.C.Flemings和Alfred Duca等人于1962年公布的一批艺术铸件。

1959年，美国艺术家Alfred Duca找到麻省理工学院的M.C.Flemings，谈到了用聚苯乙烯发泡模制造艺术品的设想，并希望解决有关工业应用的问题。Flemings很快就将此项目列入了麻省理工学院的研究课题，并邀请Duca到学校共同研究如何将此项工艺用于制造艺术铸件，该课题还得到了洛克菲勒基金、福特基金和国际镍公司的资助。工作开始以后才得知该课题与Shroyer的专利十分相近。早期工作中，小件用粘土湿型砂造型；中、大型铸件，为改善表面质量，用吹CO2硬化的水玻璃砂造型。制成的艺术铸件主要有：

消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料模型粘结组合成模型

簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在一定条件下浇注液体金

属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所需铸件的方法。对于消失

模铸造，有多种不同的叫法。国内主要的叫法有“干砂实型铸造”、“负压实

型铸造”，简称EPC铸造。国外的叫法主要有：LostFoamProcess(U.S.A)、

P0licastProcess(Italy)等。

消失模铸造是泡沫塑料模采用无黏结剂干砂结合抽真空技术的实型铸造。国内主要的叫法有“干砂实型铸造”、“负压实型铸造”，简称EPC铸造；国外的

叫法主要有：LostFoamProcess(U.S.A)、P0licastProcess(Italy)等。消失模铸

造是目前国际上先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为

21世纪绿色铸造。中文名消失模；又称为干砂实型负压铸造；国外称之为EPC。

是目前国际上先进的铸造工艺之一。一、消失模在国外的发展简史1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡沫塑料用于铸造的试验，并

获得成功,引起了人们极大的兴趣，1958年以专利的形式公布于众，当时称之为

“无型腔铸造”。起初，该法只是用来制造金属雕像等艺术品铸件，以后经过许多

实践和探索，1962年西德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发，并在工

业上得到应用。

1964年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干砂造型生产消失模铸件的专

利。到了1967年,采用普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功,并在许多

国家得到了应用,生产了成千上万吨铸件,但无粘结剂干砂实型铸造却没得到发展,

仍处于探索阶段。在整个六十年代直至七十年代,消失模铸造法仅限于单件小批生产,

典型产品是汽车模具、机器底座、艺术品等。1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱

内抽成负压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。

消失模铸造工艺流程为：

1）制作泡塑气化模；

2）组合浇注系统；

3）气化模表面刷、喷特制耐火涂料并烘干；

4）将特制隔层砂箱置于振动工作台上；

5）填入底砂（干砂）振实，刮平；

6）将烘干的气化模放于底砂上，填满干砂，微振适当时间刮平箱口；

7）用塑料薄膜覆盖，放上浇口杯，接真空系统抽真空，干砂紧固成型后，进行浇注气化模气化消失，金属液取代其位置；

8）释放真空，待铸件冷凝后翻箱，从松散的砂中取出铸件。

工艺过程如下：

原料 → 预发泡 → 珠粒熟化处理 → 制模 → 模样的熟化 →模样组合

（1）原料(EPS、EPMMA、STMMA等)采用聚苯乙烯珠粒，聚苯乙烯塑料具有发气量 低，残留物量少，密度小、气化迅速、价格适中等优点。

（2）予发泡：聚苯乙烯在制模之前，必须经过予发泡处理，来调整并获得所需的粒度和密度。

（3）熟化：予发泡后的珠粒在使用前需在空气中进行十几小时的熟化处理，让空气渗透到珠粒的泡孔内，使其状态稳定，恢复弹性和再膨胀能力。

（4）制模：制模在制模机上进行，将熟化后的聚苯乙烯珠粒用压缩空气发送到模具内，通入蒸汽使其软化膨胀，珠粒间受热融合，黏结成型，模具冷却后开模，取出模样。

（5）组模：将制成的模样与切割的浇道、浇口等粘接在一起，形成浇注模。

2浇注位置的设计

确定浇注位置在很大程度上着眼于控制铸 件的凝固。实现顺序凝固的铸件，可以消除缩孔、缩松，保证获得致密铸件，在这种条件下，浇注位置的确定应有利于安放冒口。

埋型操作时，需考虑气化模在砂箱中的合理位置，使它与箱壁之间有合理的距离，即吃砂量。只要具备一定厚度的吃砂量，在抽真空后才能产生足够的强度，形成坚固的铸型，使其能承受住金属液静压力的作用。

确定浇注位置时应注意以下几点：

 重要的加工平面要朝下或垂直放置；

 模样的大平面应垂直或倾斜放置；

 尽量将气化模上具有开口部分（如空穴及凹槽等）朝上安放，便于填砂紧实；