消失模铸造真空泵吸进砂子怎么处理

消失模简介

消失模铸造（又称实型铸造）是用泡沫塑料（EPS 、STMMA或EPMMA）高分子材料制作成为与要生产铸造的零件结构、尺寸完全一样的实型模具，经过浸涂耐火涂料（起强化、光洁、透气作用）并烘干后，埋在干石英砂中经三维振动造型，浇铸造型砂箱在负压状态下浇入熔化的金属液，使高分子材料模型受热气化抽出，进而被液体金属取代冷却凝固后形成的一次性成型铸造新工艺生产铸件的新型铸造方法。 对于消失模铸造有多种不同的叫法，国内主要的叫法还有“干砂实型铸造”“负压实型铸造”， 简称EPS 铸造。国外的叫法主要有：lost foam process ( USA ) 、policast process ( Italy ) 等。 与传统铸造技术相比，消失模铸造技术具有无与伦比的优势，被国内外铸造界称为“21世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。 消失模铸造有下列特点：1、铸件质量好，成本低；2、材质不限，大小皆宜；3、精度高、表面光洁、减少清理、节省机加；4、内部缺陷大大减少，铸件组织致密； 5、可实现大规模、大批量生产；6、适用于相同铸件的大批量生产铸造；7、适用于人工操作与自动化流水线生产运行控制；8、生产线的生产状态符合环保技术参数指标要求；8、可以大大改善铸造生产线的工作环境与生产条件、降低劳动强度、减少能源消耗。

消失模铸造工艺简介：

1，泡塑珠粒的选用：

消失模铸造专用的泡沫珠粒有三种。 ①可发性聚苯乙烯树脂珠粒（简称EPS）； ②可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒（简称STMMA）； ③可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒 （简称EPMMA）。 常用可发性聚苯乙烯树脂珠粒（EPS），用于铸造有色金属、灰铁及一般钢铸。 珠粒特点：半透明珠粒，预发泡倍数40~60，粒径为0.18~0.80亳米（6种尺寸）， 一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 ~ 1/10。

2，模型制作：

有两种情况： ◎由泡塑珠粒制作：预发泡——熟化——发泡成型——冷却出模 ①预发泡 EPS珠粒在加入模具前，要先进行预发泡，以使珠粒膨胀到一定尺寸。 预发泡过程决定了模型的密度、尺寸稳定性及精度，是关键环节之一。适用于EPS珠粒予发泡的方法有三种：热水预发泡、蒸汽预发泡和真空预发泡。真空预发泡的珠粒发泡率高，珠粒干燥，应用较多。 ②熟化 经预发泡的EPS珠粒放置在干燥、通风的料仓中一定时间。以便使珠粒泡孔内外界压力平衡，使珠粒具有弹性和再膨胀能力，除去珠粒表面的水分。熟化时间在8~48小时。 ③发泡成型 将预发泡且熟化的EPS珠粒填充到金属模具的型腔内，加热，使珠粒再次膨胀，填满珠粒间的空隙，并使珠粒间相互融合，形成平滑表面，即模型。出模前必须进行冷却，使模型降温至软化温度以下，模型硬化定形后，才能出模。出模后还应有模型干燥及尺寸稳定的时间。设备有蒸缸及自动成形的成型机两种。 ◎由泡塑板材制作：泡塑板材——电阻丝切割——粘结——模型 对简单模型，可利用电阻丝切割装置，将泡塑板材切割成所需的模型。 对复杂模型，首先用电阻丝切割装置，将模型分割成几个部分，然后进行粘，使之成为整体模型。

3，模型组合成簇：

是将自行加工好（或外购）的泡塑模型与浇冒口模型组合粘结在一起，形成模型簇，这种组合有时在涂料前进行，有时在涂层制备后埋箱造型时进行。是消失模（实型）铸造不可缺少的一道工序。 目前使用的粘结材料：橡胶乳液、树脂溶剂和热熔胶及胶带纸。

4，模型涂层：

实型铸造泡塑模型表面必需涂一层一定厚度的涂料，形成铸型内壳。其涂层的作用是为了提高EPS模型的强度和刚度，提高模型表面抗型砂冲刷能力，防止加砂过程中模型表面破损及振动造型及负压定型时模型的变形，确保铸件的尺寸精度。 外购的消失模铸造专用涂料,在涂料搅拌机内加水搅拌,使其得到合适的粘度。搅拌后的涂料放入容器内,用浸、刷、淋和喷的方法将模型组涂覆。一般涂两遍，使涂层厚度为0.5 ~ 2mm。据铸件合金种类、结构形状及尺寸大小不同选定。涂层在40~50℃下烘干。

5，振动造型：

我们介绍常用的一种造型方法（两种方法之一）。 其工序包括如下工序：砂床制备——放置EPS模型——填砂——密封定型 ①砂床制备 将带有抽气室的砂箱放在振动台上，并卡紧。底部放入一定厚度的底砂（一般砂床厚度在50~100mm以上），振动紧实。 型砂为无粘结剂、无填加物、不含水的干石英砂。黑色金属温度高，可选用较粗的砂，铝合金采用较细砂子。型砂经处理后要反复使用。 砂箱为单面开口、设有抽气室或抽气管、起吊或行走机构的砂箱。 ②放置EPS模型 振实后，其上据工艺要求放置EPS模型组，并培砂固定。 ③填砂 加入干砂（几种加砂方法），同时施以振动（X、Y、Z三个方向），时间一般为30~60秒，使型砂充满模型的各个部位，且使型砂的堆积密度增加。 ④密封定型 砂箱表面用塑料薄膜密封，用真空泵将砂箱内抽成一定真空，靠大气压力与铸型内压力之差将砂粒“粘结”在一起，维持铸型浇注过程不崩散，称之为“负压定型。较为常用。

6，浇注置换

EPS模型一般80℃左右软化，420~480℃时分解。分解产物有气体、液体及固体三部分。热分解温度不同，三者含量不同。 实型铸造浇注时，在液体金属的热作用下，EPS模型发生热解气化， 产生大量气体，不断通过涂层型砂，向外排放，在铸型、模型及金属间隙内形成一定气压，液体金属不断地占据EPS模型位置，向前推进，发生液体金属与EPS模型的置换过程。置换的最终结果是形成铸件。 浇注操作过程采用慢——快——慢。并保持连续浇注，防止浇注过程断流。浇后铸型真空维持3~5分钟后停泵。浇注温度比砂型铸造的温度高30~50℃。

7，冷却清理

冷却后，实型铸造落砂最为简单，将砂箱倾斜吊出铸件或直接从砂箱中吊出铸件均可，铸件与干砂自然分离。分离出的干砂处理后重复使用。

消失模铸造后，铸件烘干时应注意以下几点：放在特制的托架上烘干，以防止模样变形；必须烘干、烘透；干燥后的模样应放置在湿度较小的地方，以防止吸潮。如果发现涂刷完涂料并已烘干后的模样有漏白或涂料层有裂纹现象时，必须补刷涂料并继续烘干，或用电热风吹干后方可装箱。侧板壁薄且较均匀，不易产生缩孔消失模铸造缺陷，但易产生浇不足、变形缺陷。另外，高锰钢材质的裂纹倾向大，因此我们采用立浇方式，开设阶梯式内浇口，上下两层，并从消失模铸造铸件一端处开设，这样浇注后钢液由下而上逐层平稳允型，可减轻铸件局部过热，使铸件凝固时温度均匀，有利于消除裂纹及防止铸件浇注后产生变形。防止金属液进入铸型时产生冲击和喷溅现象，内浇口做成变截面喇叭式，选用∑F直：∑F横：∑F内=3：2.8：1的浇注系统，这样就保证了在整个浇注过程中消失模铸造铸型始终处于封闭的负压下。在浇注过程中，由于泡沫模样裂解产生的气体、焦状体、残余渣物常浮挤至远离浇口的铸件顶端，因此在远离浇道的顶端处设置了出气、集渣冒口。经过消失模铸造后的拦焦机侧板采用筛孔直径为50/100目的干燥硅砂装箱，在上端敞开的砂箱里，先填入100mm厚度的底砂，然后开动震实台，按照两个不相对方向的按钮进行振实，振实时间为40～50s左右。刮好底砂后将模样按规定的位置摆放在底砂上并加以稳定，然后装100mm左右砂层，按两相对轴方向按钮振实一次，再安装横浇道和直浇道。浇注系统连接处一定要去净消失模铸造涂料层，胶好并加铁钉固定，搭接后凡模样有漏白的地方要用涂料涂好，用电热风吹干。当砂子埋到消失模铸造铸件2/3高时，再按钮振实，将砂子装满后，再振动一次。最后将砂子刮平，覆盖燃料布，放上浇口杯。塑料布上覆盖20mm厚左右的干砂，上面盖保护钢板，以免浇注时铁液飞溅，损坏塑料布，破坏真空。钢液由0.5t中频感应电炉熔炼，采用转包式盛钢桶后浇注，出钢前要彻底进行烘烤。当达到规定的出钢温度(1550℃)时将钢液从炉中倒入浇包里，并镇静钢液，扒去表面浮渣，“钢液表面上撒上保温剂，浇注温度控制在1450～1490℃。浇注前开动真空泵抽真空，将负压控制在0.06～0.09MPa范围内方可浇注，浇注时浇包必须对准浇口杯中心，然后进行浇注。另外，消失模铸造浇注过程中要注意挡渣。浇注方法遵循“一慢、二快、三稳”的原则。

1、要求涂料具有一定的透气性，使模型气化生成的气体容易通过涂层，通过型料之间的间隙由真空泵抽走。

2、具有良好的润湿性和粘附性。

3、高温强度好。

4、干燥速度快。

5、发气量要小。

6、良好的涂挂性。

消失模造型工序操作规程

一、 准备工作。 1、 砂斗中型砂是否够用，行车是否正常。 2、 水平筛、提升机、磁选、除尘机、螺旋式进给混砂机能否正常工作。 3、 检查砂箱抽气室隔离筛网有无破损。 4、 消失模专用型箱内部是否清理干净（除底砂）。 5、 准备工具：剪刀、竹签、胶棒、胶枪、捆绑绳、石棉布、浇注系统、锯条、刀片、快干涂料是否齐全。 二、 操作步骤 1、 把需要造型的产品和直浇道、横浇道、放在架子上（要轻拿轻放并注意连接的地方是否有损坏和裂纹，有则需用快干涂料修补）。 2、 用天车把消失模专用砂箱吊到微震台上，用螺旋进给式混砂机向砂箱内加砂，型砂距箱底50-100mm（并注意型砂的温度不高于60℃），震实并刮平。注意震实时 X、Y、Z三个方向一起振动（10秒）。 3、 利用锯条、胶枪把内浇口和横浇道、直浇道全部连接在一起，形成一个链状。产品与箱子内表面的距离应大于100mm，直浇道要放垂直。 4、 当横浇道粘接后一定要用石棉布封住用快干涂料修补。 5、 应首先将少量型砂填围在浇注系统和产品底部周围，使产品和浇注系统牢牢定位，随后即可填上型砂。 6、 用螺旋进给式混砂机加砂，在向箱子内加砂的时候要注意要均匀加砂，且加砂量不能太大以防止把连接处松动（或产品变形）。在填砂埋箱过程中不能损伤模样，不使涂层剥落。型砂不能直冲着模样下去，应冲着砂箱壁，再慢慢往中间填砂。 7、 在刚开始震实时应该先Z向，后X、Y、Z三个方向一起振动且时间2分钟。 8、 特别难于填砂部位，应辅助人工填砂，对于模样上的深孔、盲孔和死角区的填砂操作，最好先在其中预填上含粘结剂的型砂并捣实。顶部吃砂量应大于150mm。 9、 把直浇道周围的砂子应修理平整并做砂托（用树脂砂），然后沿砂的表面用刀片把多余直浇道切除，在上面放一层塑料以保抽真空的效果，把准备好的浇口杯对准直浇口放在塑料上（浇口杯与塑料之间放一层石棉布防止吸入型砂），在塑料上部放砂（厚度不低于50mm）且在浇口杯的周围多放砂。 10、 用天车把消失模专用箱吊到抽真空机器旁边，以便于抽真空， 11、 检查真空泵、水、电是否正常并把抽真空管道装好。在连接处围上塑料薄膜防止漏气。

　用于完成铸造生产工艺的机器和装置。铸造设备按铸造工艺程序不同可分为：熔炼设备，如冲天炉、感应炉、电弧炉、反射炉、电阻炉、坩埚炉等；金属液处理和浇注设备，如真空处理设备、脱硫装置、变质处理设备、自动浇注机等；砂处理设备，如混砂机、旧砂再生装置等；造型造芯设备，如造型机、抛砂机、射芯机等；落砂清理设备，如抛丸机、电液压清砂装置等；铸件热处理设备，如高锰钢水韧处理设备、可锻铸铁热处理炉等。按造型方法不同又可分为：砂型铸造设备、熔模铸造设备、金属型铸造设备、压力铸造设备等。

铸造设备的发展较晚，直到19世纪30年代市场上才出现第一台真正可靠的震实式造型机。1848年美国开始采用离心铸造机。到19世纪80年代，商品性的造型机才比较普遍。

铸造设备中，以造型造芯设备发展最为迅速，已从单机自动化发展到整个生产线自动化，包括浇注、落砂、砂处理系统的自动化。促使铸造设备发展的因素，首先是提高铸件质量和提高生产效率，例如真空处理设备和现代的造型造芯机等。其次是有些新工艺需要相应的设备，如高压造型、化学自硬砂、炉外精炼等。

铸造设备的发展趋势是自动化程度越来越高，利用计算机进行自动控制和调整。为了适应多品种小批量铸件的生产，铸造设备的灵活性也在逐步增加，如造型机的快速更换模板、变更砂箱尺寸和调整加砂量等。而噪声大的如震击式造型机、震动落砂机，产生二次污染的如水力清砂设备等，都将被淘汰或限制使用

凡是从设备中抽出气体，使设备内部达到真空的机械称为真空抽气机或真空泵。

从结构上真空泵大致可分为：往复式真空泵、回转式真空泵和射流式真空泵等。

1、往复式真空泵。往复式真空泵适用于抽送不含固体颗粒、无腐蚀性的气体。这种真空泵的抽气速率较大，真空度较高。故在化工厂中广泛应用。但其结构复杂，维修量大。

2、水环式真空泵。水环式真空泵是回转真空泵的一种。

3、射流式真空泵。射流式真空泵是利用一种压力较高的工作流体来输送另一种流体。

循环水真空泵广泛用于蒸发蒸馏、结晶、过滤、减压、升华等作业，低温冷却循环水真空泵是真空泵和低温冷却泵的结合。即可以抽真空，又可以提供低温冷却循环水，是减压蒸馏和减压浓缩的良好辅助设备，特别适应配备旋转蒸发器，不但减少了使用空间，而且降低了真空度，节省了水资源，被现代实验室广泛装备。

消失模铸造塌箱是采用消失模工艺铸造金属铸件,在铸造的浇注过程中砂型局部塌落,致使铸件不能完全充型.

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塌箱的根本机理是砂型受到金属液体的冲刷垮塌.一般从浇道设计、装箱方法、浇注方法、砂型紧实和设置型腔外加强物等几个方面考虑解决方案.

铸造铸铁件常见的缺陷有：气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足、缩松、缩孔、缺肉，肉瘤等。

1、气孔

气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑，明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后，将会减小其有效承载面积，且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。

防止气孔的产生：降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以及在型腔的最高处增设出气冒口等。

球墨铸铁件皮下气孔缺陷：

球墨铸铁件的生产过程中，在热处理、抛丸清理后或机加工时常会发现一些直径大约为0、5-3mm，形状为球形、椭圆状或针孔状内壁光滑的孔洞，这些孔洞一般在铸件表皮下2-3mm分布，这就是所谓的皮下气孔。

皮下气孔的形成是由于含镁铁液表面的张力大，容易形成氧化膜，这对阻碍析出气体和入侵气体的排出有一定影响，这些气体滞留于皮下就会形成气孔。另外，球墨铸铁糊状凝固特点使气体通道较早被堵塞，也会促进皮下气孔缺陷的形成。

2、粘砂

铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿命。

防止粘砂：在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。

消失模铸件粘砂可以分为机械粘砂和化学粘砂。机械粘砂的实质是金属液对砂粒间细孔的填充渗入，此种情况形成是由于金属液的渗入压力超过了砂粒间空隙中的气体反压力和由金属液表面张力引起的附加压力，金属液渗入砂粒空隙而导致，如果在泡沫塑料模外表面涂挂一层致密涂层，方可起到阻止金属液渗入的作用，从而有效防止铸件产生机械粘砂。化学粘砂的产生多由于型料耐火度不高、熔融温度较低所致，当浇入高温金属液后很容易被金属液所熔融，形成节瘤等缺陷，因此，在金属液和型料之间隔离一层耐火度高的涂料，对于防止化学粘砂很有利。

3、夹砂

在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷，在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。

铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方，型腔上表面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎，留在原处或被带入其它部位。铸件的上表面越大，型砂体积膨胀越大，形成夹砂的倾向性也越大。

4、砂眼

在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。

5、胀砂

浇注时在金属液的压力作用下，铸型型壁移动，铸件局部胀大形成的缺陷。为了防止胀砂，应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力，并适当降低浇注温度，使金属液的表面提早结壳，以降低金属液对铸型的压力。

6、冷隔和浇不足

液态金属充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金属液便停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。浇不足时，会使铸件不能获得完整的形状；冷隔时，铸件虽可获得完整的外形，但因存有未完全融合的接缝，铸件的力学性能严重受损。

防止浇不足和冷隔：提高浇注温度与浇注速度。

7、孔眼类缺陷

就消失模铸造中的孔眼类缺陷而言，其一般可以分为渣孔和砂孔，其中渣孔是液态金属带入熔渣及模样裂解的固相产物不能排除，漂浮在铸件表面，铸件冷却后形成的，因此在熔炼时除渣要彻底，严格挡渣操作，浇注系统设计要利于除渣，提升浇注温度，选取除渣性好的浇包及设置过滤网挡渣；砂孔缺陷是浇注时干砂进入液态金属，最后积聚到铸件表面喷丸处理掉砂子后留下的孔眼，要防止砂孔缺陷产生要求模样组合粘结要紧密，直浇道密封要好，避免模样在砂箱中粘结，浇冒口连接处和模样转角处要圆滑过渡。

8、塌箱缺陷

塌箱缺陷有时也被称为塌型缺陷或者铸型溃散，随着消失模铸造工艺应用的日趋成熟，有关塌箱缺陷的产生原因和防治办法已经有了相对详尽的研究结果，研究结果证实，塌箱缺陷的产生原因并非单方面的，下面就塌箱缺陷的产生原因做出以下总结：

a、在浇注过程中，消失模模样分解产生的气体量太多且急，铸型排气速度赶不上，加上真空泵吸气不足，容易导致铸型溃散、坍塌；

b、金属液“闪流”是造成塌型缺陷产生的原因之一，所谓金属液“闪流”就是在浇注中，部分已经流入填充消失模模样位置的金属液在受到外界作用的情况下改流到其他部位，使得原来置换出来的位置无金属液或者金属充填占据。该类问题多发生在顶注、铸件存在大平面、一型多模样这几种情况；

c、如果金属液的浮力过大，会使铸型上部型砂容易变形，可能导致局部溃散；一般情况下，铸型顶部吃砂量小，负压度不够，可能造成铸件成型不良，甚至不能成型；

d、涂料的耐火度、高温强度不够，极容易产生消失模铸件塌箱缺陷。消失模模样在浇注过程中有缓冲金属液充型和降温的作用，同时可减弱金属液冲刷铸型。当金属液置换消失模模样而充型腔后，干砂主要就依靠涂料涂层支撑，当涂层强度不够或者耐火度不够时，局部铸型会发生溃散、坍塌，特别是大件内浇道上方极容易发生坍塌。

就消失模铸件缺陷中塌箱缺陷而言，其一般多发生在浇注或者凝固环节，主要特征是铸型局部塌陷、溃型使铸件不能成型或者局部多肉，要使消失模铸件塌箱缺陷得到防治可以从以下几个方面展开实施：

a、如果金属液产生的浮力过大，会使得铸型上部型砂容易变形从而产生局部溃散，要防止金属液浮力大造成塌箱可以采取增加顶面吃砂量或在铸型顶部添加压铁的方法；

b、浇注过程中消失模模样分解产生气体量太多且急，铸型排气速度来不及会导致铸型溃散，因此要选用低密度模料制作模样，减少发气量；

c、金属液置换消失模模样而充型腔后，干砂就靠涂料涂层支撑，当涂层强度不够或者耐火度不够时，局部铸型就会溃散，因此要尽量选择强度高、耐火度高、透气性好的涂料；

d、合理设计浇注系统，直浇道与内浇道面积要适宜；浇注工艺要合理，尽量降低浇注温度、控制浇注速度、不可断流；

e、为了避免金属液“闪流”造成塌箱，企业可以采取对金属液冲刷剧烈区用陶瓷浇到或者自硬水玻璃砂加固的措施。