消失模铸造泡沫模样的成型缺陷及防止措施

有高效率的根本原因。

消失模铸造浇注大型铸件时，稳定砂箱内部负压

十分重要。加强箱口覆盖和抽气管路检查、清理，真空

度不要出现大的波动，要保证真空系统单位时间的抽

气量接近浇注过程的发气量，生产中要注意掌握浇注

速度与负压系统相匹配，浇注位置、浇道引入方式、铁

液温度、泡沫密度等都对铸件充型过程造成较大影响，

片面追求高初始真空度，容易使铁液充型紊乱并加大

从直浇道的吸气量，反而对成型不利。使用大排量真

空泵，加大稳压罐容积，有利于稳定负压，防止铸型溃图２台车体铸件

散和浇注失败。底注封闭式浇道，便于实现泡沫逐层造工艺的重大变革，充分感受到该工艺的优越性。消平稳气化，有利于热解产物上浮到集渣冒口而去除，从失模铸造是实型铸造和“Ｖ”法铸造的有机结合，吸收两头端板底部同时对浇，能够有效解决大型铸件铁液了真空密封造型法用真空微振的物理手段，使松散无充型困难，防止出现浇不足、冷隔缺陷。用耐火泥条将粘结剂造型材料紧固成铸型的原理，去除该法需使用大容积浇口杯与泡沫直浇道封闭，浇注过程中浇杯内模板起模、下芯、合箱等繁琐的操作。同时，利用实型始终存有铁液可防止吸气，对于保证砂箱内负压很有铸造工艺中用泡沫气化模实体埋型，无需起模直接浇效。浇注温度控制在１３６０～１４１０℃，初始真空度控注的优点，克服了砂型铸造型料需加粘接剂、需紧实，制在０．０５～ｏ．０７ＭＰａ，控制真空降≤１５％，浇注时间型砂回收困难，落砂清理费时费力的缺点。采用消失≤９０ｓ。铸件浇注效果基本满足要求，除个别部位少模工艺生产烧结机台车，铸件表面光洁，无缩松和气孔量粘砂，铸件合格率达到１００％。如图２所示。夹渣缺陷，生产效率是普通铸造的２倍以上。经初步用消失模铸造方法生产大型烧结机台车是该件铸测算，每件较树脂砂造型吨铸件节约成本近７００元。

消失模铸造泡沫模样的成型缺陷及防止措施

粱贺１，２，李增民１，李立新１，谭建波１

（１．河北科技大学，河北石家庄０５００１８；２．廊坊职业技术学院，河北廊坊０６５０００）

中圈分类号：ＴＧ２４９文献标识码：Ａ文章编号：１０００－－８３６５（２００８）０９－１２５３—０３’

ＭｏｌｄｉｎｇＤｅｆｅｃｔａｎｄＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆＦｏａｍＰａｔｔｅｒｎ

ｆｏｒＥｘｐｅｎｄａｂｌｅＰａｔｔｅｒｎＣａｓｔｉｎｇ（ＥＰＣ）

ＬＩＡＮＧＨｅ＇”，ＬＩＺｅｎｇ－ｍｉｎｌ，ＬＩＬｉ—ｘｉｎｌ，ＴＡＮＪｉａｎ?ｂ０１

（１．ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００１８，Ｃｈｉｎａ；２．ＬａｎｇｆａｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌａｎｇｆａｎｇ０６５０００，Ｃｈｉｎａ）

泡沫模样是消失模铸造的关键环节，没有高质量模样，不可能得到高质量的消失模铸件。与传统砂型铸造不同，消失模铸造模样不仅决定铸件的形状、尺寸等外部质量，还直接与金属液接触并参与热量、质量、动量的传输和复杂的化学、物理反应，对铸件的内在质量有重要影响ｕｊ。

收稿日期：２００８—０２—２２；＋修订日期：２００８—０７?２３

作者简介：粱贺（１９７３一），河北廊坊人，讲师．主要从事铸造技术研究．

Ｅｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｈｅｃａｎｄｏ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ１模样成型缺陷产生的原因

（１）预发不良

在通常情况下，气压不变，预发珠粒的容量随通气时间的延长而下降；通气时间不变，预发珠粒的密度随蒸汽压的升高而下降。在预发前，如果珠粒筛选不完全，粗细粒度不均匀，或搅拌速度太快，珠粒受热不均匀，会造成部分珠粒预发不够和密度不均匀。当珠粒在筒内受热过多，发泡珠粒膨胀过大时，泡孔的孔壁会很薄，遇冷后内部的水蒸气和发泡剂冷凝造成负压，在

外压下支撑不住而收缩瘪塌。

（２）熟化效果差

为有利于成型过程的粘结，预发后的珠粒必须经过４，－－，８ｈ的熟化。据试验测定，预发ＥＰＳ珠粒熟化温度最佳值为２０～２５℃［２］，理想熟化仓应设置热空气（温度２２－－－２５℃）输送系统，以缩短熟化时间。如果熟化仓区域通风不良、熟化仓太大或环境湿度大，会使熟化效果变差；当熟化仓选材不当（如用木制品作支架）或熟化仓没有良好的接地，会使熟化仓带有较大静电，不利于熟化的完成。

（３）模具预热时间控制不当?

蒸汽与冷模接触后即会冷凝，在预发珠粒中发生过度的冷凝会阻碍熔合，也会影响表面质量。为使冷凝和一些负面效应减少到最小程度，一般在成型过程中使用蒸汽吹洗法进行预热。预热温度一般在１００℃左右。预热的目的是保证珠粒的熔融和产品的外观质量，如果预热时间过长，将导致泡沫模样表面过早的封固，虽然外观较好，但内部的熔合却不十分良好；如果预热时间过短，将因为蒸汽冷凝而阻碍珠粒熔合，降低泡沫塑料模样的表面质量。

（４）蒸汽压力供应不足

模样成型时，预发珠粒软化膨胀，相互粘结成一体，靠近模壁的珠粒受中心部位的珠粒向外的膨胀力和模壁对内的反作用力，两个反向作用力使最外层表皮密度最高，而中心部位的泡沫珠粒仅受珠粒间膨胀力作用，可自由膨胀，使中心密度较小［３］。

’在板材成型时，如果有足够的蒸汽进行加热，板材内部温度会逐渐上升，达到与饱和蒸汽温度（大约１１５℃，蒸汽压力０．０７ＭＰａ）相同。在此温度下，预发后的珠粒能够很好的熔合。如果蒸汽供应不足，板材内部温度只能达到１０３?℃左右，在此温度下不能使珠粒充分熔合，即使表面已熔结，但内部仍有部分珠粒未完全融合。

因此，当用板材中心部位制作模样时，因模样密度较小，可能在珠粒之间会出现缝隙，图１为选用泡沫板材不同部位制备的模样涂敷涂料后的照片。图１ａ为取自中心部位的模样，图１ｂ为从靠近板材外壁附近制备的模样。可以明显看出，图ｈ表面有一些明显的凹陷，图１ｂ表面质量较好。

【ａ）中心部位【ｂ）模壁处部位图ｌ不同部位的泡沫模样涂敷涂料后的照片

２模样的成型缺陷对铸件质量的影响

有的消失模铸造生产厂家为节约成本，未配备成型机，而直接从包装材料厂购买大块泡沫，进行切割粘接制成模样，浇注后造成铸件表面质量或内部质量缺陷。

由于消失模铸造涂料中加入了少量表面活性剂，使涂料容易从珠粒缝隙渗入到模样内部。图２所示分别为图１中不同部位模样涂敷涂料烘干后内部的照片。图２ａ为中心部位模样内部的照片，图２ｂ为靠近模壁处模样内部的照片。可以看出，前者模样中有明显的涂料渗入，后者模样内部质量较好。

由于涂料渗入模样，在金属液浇注时，模样在金属液热作用下分解气化，而深入到模样表层内的涂料形成涂料尖片，从而被随后而来的金属液冲入型腔。由于涂料质量较轻，一部分涂料尖片逐渐上浮到铸件上表面处，落砂清理后造成铸件表面粗糙，如图３所示；另一部分涂料尖片来不及上浮残留在铸件内部，使铸件产生夹渣缺陷，造成铸件强度和耐压性降低，对于耐压铸件（如缸体、缸盖、球墨铸铁管件等）更是如此。有的铸件表面可能没有发现问题，但实际加压后却发现有铸件渗漏。如图４所示为球墨铸铁管件加压后渗漏的情况。如果模样模片之间粘接后留有缝隙，也会发生类似的情况。

３模样成型缺陷的防止措施

制作泡沫塑料模样时应尽量选用成型机，用专用模具成型。如果用泡沫板材制作模样，在工艺允许的条件下应选择密度均匀、珠粒致密的薄板材，以防产生上述缺陷。如果铸造厂自己生产泡沫板材，为防止泡沫模样出现成型缺陷，应避免生产过厚的大块板材，并采取以下措施。

（１）预发前应仔细筛选珠粒，使其粒度均匀，并尽

（ａ）中心部位（ｂ）模壁处部位

图２不同部位泡沫模样涂敷涂料烘干后的内部照片

（４）模样成型时适当提高加热蒸汽初始压力，疏

通模具蒸汽孔，必要时增加模具蒸汽孔数目，使热蒸汽

迅速到达中心部位，提高中心部位的发泡质量。

（５）控制发泡珠粒的熟化时间和发泡剂含量，避

免因珠粒熟化时间过度、发泡剂含量不足而影响二次

发泡成型，或因熟化时间不足，珠粒内水分过多而造成

融合不良。

（６）泡沫模样模片之间组合粘结在外侧应不留缝

图３铸钢件落砂后表面粗糙

图４球墨铸铁管件加压后渗漏

量使用同批原料；预发时将搅拌速度和蒸汽压力控制到一个合理的范围，避免珠粒受热不均。

（２）熟化时改善送风条件，增设排风系统，有条件的可通干燥热风；采用导电材料作熟化仓支架，并将所有料仓引接地线。

（３）适当提高模具的预热温度，延长预热时间，具体参数取决于模腔内金属量和最终产品的要求，金属量越多，预热时间应越长；当模壁厚度、模内面积或模样件数任一项增加时，预热时间也应相应延长。隙，如出现缝隙应用纸质胶带密封以防涂料渗入。

（７）模样表面出现缝隙或凹坑等缺陷时，可用模样填补膏进行修复。注意此种方法仅适用与模样上较小的缺肉缺陷的修补，缺肉面积或容积过大时，一般不再使用。必要时可挖去较大部分，用块状模样材料镶嵌，再填补缝隙。

４结语

在模样成型时，应综合控制预发珠粒粒径、预发时间和温度、熟化时间、模具预热、蒸汽压力和成型时间这几个主要工艺因素，以避免模样产生成型缺陷。模样成型后还应注意模样密度。如密度过大，浇注时裂解产生的气体多，金属液充型时容易造成“反喷”；如果模样密度过小，则模样组织疏松，强度降低，不利于泡沫模样的组装，刷涂料和搬运，同时干砂振动造型时易造成模样变形。因此，在确保模样完好成型的基础上，应结合铸件生产实际把模样密度控制在合理的范围内。

参考文献

［１］黄天佑，黄乃瑜，吕志刚．消失模铸造技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００４．

［２］侯树亭．可发性聚苯乙烯［Ｍ］．长春：吉林人民出版社，２００３．［３］张京珍．泡沫塑料成型加工［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５．