消失模鑄造
1.1概述
1958年，HF Shroyer發明了用可膨脹泡沫塑料模型製作金屬鑄件的技術並獲得了專利。 最初使用的模型由聚苯乙烯 (EPS) 板製成，並用含有粘合劑的沙子成型。 德國公司 Grunzweig 和 Harrtmann 購買了這項專利並進行了開發和應用。 使用無粘結劑乾砂生產鑄件的技術後來於1964年由TRSmith獲得專利。1980年之前，使用無粘結劑乾砂工藝必須得到Full Mold Process (Inc)的批准。 此後，該專利無效。
最常見和實用的方法是將塗有耐火材料的模型放入砂箱中，用乾砂將模型緊緊填滿，澆注液態金屬代替泡沫模型。 這種鑄造工藝稱為：消失模鑄造（EPC）、氣化模鑄造和實心模鑄造等。美國鑄造協會消失模鑄造委員會採用“消失模鑄造”作為工藝名稱。
消失模鑄造是一種創新的鑄造工藝，可用於生產有色金屬和黑色金屬動力系統零部件，包括：氣缸體、氣缸蓋、曲軸、變速箱、進氣管、排氣管和製動轂。 消失模鑄造工藝流程如下：
1) 預發泡
模型製作是消失模鑄造工藝的第一步。 對於氣缸蓋等複雜的鑄件，需要單獨製作幾個泡沫模型，然後粘合成一個整體模型。 每個積木模型都需要一套模具進行生產。 此外，在塗膠操作中可能需要一組模具，以保持每個塊的準確定位。 模型的成型過程分為兩個步驟。 第一步是將聚苯乙烯珠粒預發泡到合適的密度，一般是用蒸汽快速加熱來進行。 這個階段稱為預膨脹。
2）模型成型
預發泡珠粒應先穩定後送入成型機料斗，通過進料孔進料。 在模腔充滿預膨脹的珠粒後，引入蒸汽以軟化珠粒。 膨脹，填滿所有空隙並粘合成一體，從而完成泡沫模型的製造過程，此階段稱為高壓釜成型。
成型後，在模具的水冷型腔內用大流量的水冷卻模具，然後開模取出模具。 此時模具溫度升高，強度低。 因此，在脫模和儲存過程中必須注意防止變形和損壞。
3）模型集群組合
模型在使用前，必須存放適當的時間，使其成熟穩定。 典型的模型存儲期長達 30 天。 對於由獨特設計的模具成型的模型，只需存放2小時。 模型成熟穩定後，可分為兩部分。 塊模型粘在一起。
塊模型上膠是在自動上膠機上使用熱熔膠進行的。 膠合面的接縫處應密封嚴密，以減少鑄造缺陷的可能性。
4) 模型簇浸塗
為了每箱生產更多的鑄件，有時將許多模型粘合成簇，將模型簇浸入耐火塗料中，然後在空氣循環烘箱中在30-60C（86-140F）左右乾燥2至3後小時，晾乾，將模型簇放入沙箱中，用乾沙填滿並充分振動。 模型簇的所有內腔和外乾砂都必須壓實和支撐。
5) 澆注
待模型簇在砂箱內用乾砂牢牢填滿後，即可澆鑄模具。 將熔融金屬倒入模具後（鑄鋁的鑄造溫度約為 760C/1400F，鑄鐵約為 1425C/2600F），模型汽化。 金屬被替換以形成鑄件。 圖1為消失模工藝的砂箱及澆注示意圖。
在消失模鑄造過程中，澆注速度比傳統的空心鑄造更為關鍵。 如果澆注過程中斷，砂模可能會坍塌並造成浪費。 因此，為了減少每次澆注之間的差異，最好使用自動澆注機。
圖1 消失模工藝砂箱及澆注示意圖
6) 落砂清理
澆注後，鑄件在砂箱中凝固冷卻，然後從砂中脫落。 鑄件的落砂比較簡單，翻砂箱時鑄件從鬆散的干砂中脫落。 隨後，鑄件在鑄件箱中自動分離、清潔、檢查和運走。
乾砂冷卻後可重複使用，很少採用其他附加工藝。 金屬廢料可以重新熔化並用於生產。
1.2消失模鑄造工藝的優勢
消失模鑄造工藝在技術、經濟和環保三個主要方面具有優勢。
1.2.1 技術方面
1) 增加模型設計的自由度
新工藝可以進行造型設計，完全可以從第一階段開始為模型添加一些附加功能。 例如，柴油預熱器有一個特殊的功能部件，可以用消失模鑄造工藝代替傳統的鑄造方法製造。
2）消除鑄件生產中使用的砂芯
3）很多鑄件可以不用冒口餵料
4) 提高鑄造精度
可獲得複雜的形狀和結構，可重複生產高精度鑄件，重複性100%，鑄件壁厚偏差可控制在-0.15~+0.15mm之間。
5) 模型接合面無飛邊
6）具有減輕鑄件重量1/3左右的優點
7) 減少加工餘量
可以減少加工餘量，有些零件甚至可能無法加工。 這大大減少了機械加工和機床的投資（例如，不同情況下，投資可減半）。
8）與傳統型腔鑄造相比，模具投資減少。
9) 徹底取消傳統的落砂、出芯流程
1.2.2 經濟方面
1）可以整體生產複雜的鑄件
採用全新工藝設計，可將積木模型粘合成整體模型，澆鑄成複雜的整體零件。 與原來的多重鑄造組裝件（如柴油預熱器）相比，可受益1至10倍。
2）減少車間人員
建立消失模鑄造廠，員工人數比傳統鑄造廠少，所以要考慮這個因素。
3) 靈活的鑄造工藝
鑄造工藝的靈活性非常重要，因為新工藝可能在砂箱中同時生產大量相似或不同的鑄件，因此澆注系統非常靈活。 簡而言之，我們可以說，每個優勢都符合經濟利益，同時也改善了工作條件。
1.2.3 環境保護
聚苯乙烯和PMMA在燃燒時會產生一氧化碳、二氧化碳、水和其他碳氫化合物氣體，其含量低於歐洲允許的標準。 乾砂可以使用天然矽砂，100%可回收，不含粘合劑。 模型中使用的油漆是由粘合劑和其他輔助材料加入水中組成的，不會造成污染。
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