消失模涂料是將泡沫塑料模樣涂敷耐火涂料并烘干后,埋在型砂中振動緊實,在真空負(fù)壓條件下澆注,高溫金屬液使模樣汽化并置換模樣位置,凝固冷卻后形成鑄件的方法。
消失模涂料具有生產(chǎn)率高、勞動強(qiáng)度低、鑄件尺寸精度高、窬易實現(xiàn)清潔生產(chǎn)等特點,被國內(nèi)外鑄造界譽(yù)為“21世紀(jì)的鑄造技術(shù)”和“鑄造工業(yè)的綠色革命”。
真空密封造型又稱V法造型、真空薄膜造型。真空密封造型法是在可抽真空的模樣表面覆蓋塑料薄膜,在砂箱內(nèi)填入無粘結(jié)劑的型砂,振動緊實后用塑料薄膜將砂箱背面密封后抽真空,借助鑄型內(nèi)外的壓差使型砂緊實,制成的上、下砂型經(jīng)下芯、合型、澆注,鑄件凝固后解除負(fù)壓,型砂潰散獲得鑄件。
不同的工藝方法要求有相適應(yīng)的工藝設(shè)備和裝備。由于
消失模涂料工藝、真空密封造型工藝與傳統(tǒng)的砂型鑄造工藝方法有很大的區(qū)別,因此,
消失模涂料、真空密封造型工藝所用的設(shè)備必然有其特點和特殊性。
消失模涂料和真空密封造型法都是采用無粘結(jié)劑的型砂造型;通過振動使型砂充填到模樣的各個部位并得到緊實;采用真空系統(tǒng)抽負(fù)壓增加砂型的強(qiáng)度和剛度;使用塑料薄膜密封砂箱,依靠砂箱內(nèi)外壓力差增加緊實度。真空密封造型法與
消失模涂料過程部分設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理是相同的,如真空系統(tǒng)、振動緊實臺、型砂除塵和篩分、冷卻設(shè)備等。4.1
消失模涂料設(shè)備
消失模涂料技術(shù)包括珠粒選擇、模樣制造、模具加工,涂料制備、涂敷及干燥,模樣組型及澆注系統(tǒng)的設(shè)計,型砂選擇、填砂造型、振動緊實,澆注、負(fù)壓控制等;也包括了為滿足工藝技術(shù)要求的各種裝備,如振動緊實臺、砂箱、于燥室、模樣組型粘接機(jī)、涂料涂敷機(jī)、真空負(fù)壓設(shè)備等。
傳統(tǒng)砂型鑄造工藝與
消失模涂料工藝的對比如圖4-1所示。由圖4-I可見,
消失模涂料1:序大為簡化,不需要分型,不需要取模,不需要下芯合型,不需要混制型砂和芯砂。
消失模涂料工藝過程包括珠粒預(yù)發(fā)泡、泡沫模樣制作、澆冒【1組合、涂敷涂料、烘干、填砂振動緊實造型、真空負(fù)壓澆注、鑄件落砂、清理等工序。
通常把
消失模涂料工藝過程分為“白區(qū)”和“黑區(qū)”兩部分!鞍讌^(qū)”指白色泡沫塑料模樣的制作過程,包括珠粒預(yù)發(fā)泡、成形、烘干、澆注系統(tǒng)粘接、涂料制備、涂料涂敷以及烘于等工序!昂趨^(qū)”指將模樣放人砂箱、填砂振動緊實、金屬熔煉、負(fù)壓澆注、鑄件落砂、清理、熱處理等工序。
消失模涂料與傳統(tǒng)砂型鑄造工藝有很大區(qū)別,因此,
消失模涂料設(shè)備必然有其特殊性。
消失模涂料沒備主要包括:
(1)制模設(shè)備包括預(yù)發(fā)泡機(jī)、成型機(jī)或蒸缸、模樣粘接機(jī)、蒸汽鍋爐等。
圖4—1傳統(tǒng)砂型鑄造工藝與
消失模涂料工藝對比
(2)涂層設(shè)備包括涂料制備設(shè)備、涂料攪拌箱、涂敷設(shè)備、涂層干燥設(shè)備等。
(3)造型設(shè)備包括加砂裝置、振動緊實臺、可抽真空砂箱、砂箱輸送設(shè)備等。
(4)落砂設(shè)備包括翻箱機(jī)或裝置、落砂設(shè)備、砂箱底漏砂機(jī)構(gòu)等。
(5)砂處理設(shè)備包括型砂篩分設(shè)備,型砂冷卻設(shè)備,磁選設(shè)備,型砂水平輸送、垂直輸送設(shè)備等。
(6)澆注設(shè)備包括除通用的澆注設(shè)備外,需要真空泵及其輔助裝置、真空通斷裝置等。
(7)環(huán)保設(shè)備包括消失模汽化產(chǎn)物凈化設(shè)備、通用除塵設(shè)備等。
(8)熔化設(shè)備包括感應(yīng)電爐、電弧爐等通用設(shè)備。
(9)清理設(shè)備包括去除澆冒口機(jī)械、拋丸清理機(jī)等通用設(shè)備。4.1.1預(yù)發(fā)泡機(jī)
預(yù)發(fā)泡機(jī)的作用足將含有一定量發(fā)泡劑的原始泡沫塑料珠粒加熱,使珠粒軟化、膨脹成一定直徑或達(dá)到一定堆積密度,并殘留一定量發(fā)泡劑的單顆分散的珠粒。
預(yù)發(fā)泡機(jī)分為連續(xù)式預(yù)發(fā)泡機(jī)和間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī)。連續(xù)式預(yù)發(fā)泡機(jī)多用于泡沫塑料板材的生產(chǎn)。
消失模涂料一般采用間歇式預(yù)發(fā)泡機(jī),它可以通過調(diào)整設(shè)備的加熱溫度、加熱時間等參數(shù)準(zhǔn)確控制珠粒預(yù)發(fā)泡后的密度。預(yù)發(fā)泡機(jī)根據(jù)加熱方式不同分為蒸汽直熱式和間接加熱式。
1.直熱式預(yù)發(fā)泡機(jī)
消失模涂料生產(chǎn)常用的泡沫塑料珠粒主要有可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)、可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯(EPMMA)、可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯一苯乙烯共聚物(STMMA)珠粒等。
珠粒預(yù)發(fā)泡的機(jī)理是當(dāng)高溫水蒸氣加熱泡沫塑料珠粒時,含有發(fā)泡劑的珠粒被加熱到軟化溫度之前,發(fā)泡劑受熱汽化向外擴(kuò)散,珠粒本身的體積并不長大;當(dāng)溫度上升到軟化溫度以上時,珠粒內(nèi)部的發(fā)泡劑受熱汽化產(chǎn)生的壓力使珠粒發(fā)生體積膨脹,形成內(nèi)部互不連通的