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重慶凹道模具有限公司
專注：消失模鑄造模具和EPS、EPP等泡沫包裝模具的生產(chǎn)
主要應(yīng)用于消失模鑄造模型的制作和泡沫包裝產(chǎn)品的生產(chǎn)
1前言
消失模鑄造的優(yōu)勢(shì)和工藝特點(diǎn), 尤其適用于磨球的鑄造, 它充分發(fā)揮了熔模精鑄的可組 串澆注特點(diǎn), 又不需結(jié)殼, 有較高的工藝 出品率, 較高的生產(chǎn)效率, 產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。消失模鑄造磨球, 是消失模鑄造工藝 中較為簡(jiǎn)單的一類。
消失模鑄造磨球必須符合磨球國家標(biāo)準(zhǔn)。以及電力部、建材部等部標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí), 生產(chǎn)磨球廠家遵照上述標(biāo)準(zhǔn), 結(jié)合用戶的要求, 根據(jù)當(dāng)?shù)卦锨闆r, 適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整, 比如靠近 生產(chǎn)稀土礦區(qū)或其它礦料中附有稀土元素, 則在熔鑄磨球時(shí)適量加人可改善磨球力學(xué)性能和使用性能。
2白模制作及組串
2.1泡沫模樣材料的選擇
消失模鑄造選用泡沫塑料為模樣材料，泡沫塑料的種類非常多，消失模模樣所需泡沫塑料需要一定條件，因此能達(dá)到要求的卻很少。因?yàn)榕菽芰蠎?yīng)用到消失模鑄造領(lǐng)域時(shí)，必須滿足以下條件：
（1）密度低，強(qiáng)度高；
（2）易汽化，高溫分解的殘留物少；
（3）易成型，能獲得表面光潔的模樣。
EPS（聚苯乙烯）具有較高強(qiáng)度，發(fā)氣量較小，主要分解產(chǎn)物為分子量較大的芳香烴、氣體較多、單質(zhì)談碳多，價(jià)格便宜，應(yīng)用比較廣泛。國內(nèi)用得較多的是EPS（聚苯乙烯），且由00于聚苯乙烯具有良好的發(fā)泡成型性能，所以，在采用發(fā)泡成形，大批量生產(chǎn)時(shí)，多選擇聚苯乙烯或聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的共聚物。此外發(fā)泡的PMMA硬度高、脆性大，不易獲得低密度的模樣也使得PMMA不適合發(fā)泡成型。因此可根據(jù)公司實(shí)際情況選擇適合的材料。
2.2白模成型
以國內(nèi)用得較多的是EPS（聚苯乙烯）為例進(jìn)行介紹：
（1）預(yù)發(fā)泡：
在制模之前首先將樹脂顆粒（原始料顆粒）預(yù)發(fā)到合適的密度大概18g/L～22g/L，一般通過蒸汽加熱或者電加熱來進(jìn)行。
（2）預(yù)發(fā)泡工藝參數(shù)（見表2-1）：
表2-1 SJ-KF-450型間歇式蒸汽預(yù)發(fā)機(jī)的操作工藝參數(shù)
|
物料名稱 |
預(yù)熱溫度 |
蒸汽壓力 |
發(fā)泡溫度 |
|
EPS |
80-85 |
0.10-0.12 |
85-90 |
|
PMMA |
90-95 |
0.12-0.15 |
95-105 |
采用EPS，預(yù)熱溫度取80℃，蒸汽壓力0.1MPa，發(fā)泡溫度90℃，入料時(shí)間通常設(shè)定為3-5s，加熱時(shí)間150-200s，保溫時(shí)間15-30s。出料的珠粒冷卻后，需要進(jìn)行熟化和干燥。珠粒最佳的熟化溫度為23-25℃，時(shí)間為12-24h。
2.3成型工藝
模樣材料收縮，采用EPS時(shí)推薦收縮率為0.3%～0.4%。
消失模鑄造磨球像熔模精密鑄造一樣, 可以組串EPS白模球, 粘結(jié)的直澆道( E P S棒)可四方形、五邊形、 六角形、 多邊形、 圓形。 其大小、 長(zhǎng)短及E P S球每排個(gè)數(shù)和上下層數(shù)的粘合, 要根據(jù)各廠澆注磨球的工藝, 以及熔煉設(shè)備容量 決定的每只砂箱布置幾個(gè)組串EPS球(大小、 個(gè) 數(shù)、 重量和澆注系統(tǒng)) 而定。例如：每層6球均布。 多豎串式工藝出品率為 80 % 以上。
2.4澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
因該件屬于中小型鑄件，以此計(jì)算出該澆注系統(tǒng)澆注時(shí)間、內(nèi)澆道截面積、澆注系統(tǒng)各組元斷面尺寸各澆道的截面比選：
∑F直:∑F橫：∑F內(nèi)=1.4：1.2：1。
（1）澆注時(shí)間
T=G?+G?
T=10.6s（T為澆注時(shí)間）；
（2）內(nèi)澆道截面積的計(jì)算
由水力學(xué)計(jì)算公式：
依據(jù)上述公式分別計(jì)算出澆注系統(tǒng)各組元斷面尺寸。采用工藝出品率高的頂注方法進(jìn)行澆注。貴州消失模模具廠。
2.5白模粘結(jié)
模樣分成兩部分用成型機(jī)打的，所以，要把兩部分組合起來。組合好之后，把澆口杯、內(nèi)澆口跟橫澆道以及泡塑模樣部件用冷膠粘接起來。
3涂料的選擇
黃區(qū)是配制消失模涂料的工序。消失模涂料是消失模鑄造中重要的一環(huán)，是關(guān)鍵因素之一。不同于其他鑄造將涂料涂于型腔內(nèi)，消失模涂料是涂于泡沫塑料模型上的，因此需用專用涂料。消失模涂料一般由耐火材料、粘結(jié)劑（溶劑）、表面活性劑、懸浮劑、觸變劑及其它附加物。
3.1涂料成分
(1)耐火材料
耐火材料決定了材料的耐火度、化學(xué)穩(wěn)定性、及絕熱性能，它是消失模涂料的骨干。鑄件為鑄鐵件，常選用鋁礬土、高嶺土熟料、石英粉、棕剛玉粉做耐火材料。
(2)粘結(jié)劑
合理的選用有機(jī)粘結(jié)劑及無機(jī)粘結(jié)劑可以保證涂料的高強(qiáng)度及高透氣性。其中無機(jī)粘結(jié)劑常用的有膨潤(rùn)土、硅溶膠、水玻璃、磷酸鹽等。本次使用鈣膨潤(rùn)土作為無機(jī)粘結(jié)劑。對(duì)于有機(jī)粘結(jié)劑可選用硅溶膠及白乳膠。
(3)載液
消失模涂料常用的載液為水或醇類，考慮環(huán)保、成本問題多采用水做載液，制成的涂料為水基涂料。
(4)表面活性劑
為改善涂料的涂掛性需加入表面活性劑，它既親水也親油。常用的表面活性劑為JFC，全名聚氧乙烯烷基醇醚。
(5)懸浮劑
為了使耐火材料和粘結(jié)劑充分的混合，使其能處于懸浮狀態(tài)，需加入懸浮劑。常用的懸浮劑為鈣基膨潤(rùn)土，也可用CMC做水基涂料的懸浮劑。本次采用膨潤(rùn)土及CMC混合做懸浮劑。
3.2涂敷工藝設(shè)計(jì)
消失模涂料的涂敷一般有刷、浸、淋、噴四種方式。因?yàn)殍T件為中批量生產(chǎn)的中小型形狀復(fù)雜的薄壁鑄件，可采用需采用噴涂法。消失模鑄造用涂料為水基涂料，攪拌過程會(huì)伴隨著涂料粘度下降，攪拌結(jié)束后粘度又會(huì)上升。因此，為得到均勻厚度，需邊攪拌邊進(jìn)行涂敷。同時(shí)攪拌涂料速度應(yīng)保證正常，避免沉淀及卷氣的產(chǎn)生。涂敷均勻，不得暴露。
水基涂料涂敷后需要進(jìn)行烘干處理。涂料進(jìn)行烘干由于受到EPS模型軟化溫度的限制，一般在低溫或常溫烘干。常在40-60℃，干燥時(shí)間為2-10h。烘干過程中還應(yīng)控制濕度，一般濕度小于40％并通風(fēng)以達(dá)到更好的干燥效果。烘干設(shè)備常用的有干燥室，干燥箱及連續(xù)烘干窯，熱源有電、暖氣、熱風(fēng)等。且在烘干中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
(1)烘干過程需放置模型的放置與支撐，防止模型變形。
(2)必須烘干烘透。
(3)烘干后需將模樣置于濕度小的地方，防止吸潮。
4造型工藝
4.1埋箱造型相關(guān)設(shè)計(jì)
砂子選用寶珠砂。一方面因?yàn)閷氈樯傲鲃?dòng)性好，振動(dòng)時(shí)，容易填充實(shí)，緊實(shí)效果好，石英砂流動(dòng)性不好，有的地方填充不到，澆注時(shí)導(dǎo)致鐵包砂，使得鑄件精度降低；另一方面寶珠砂破損率低，長(zhǎng)久來看，使用寶珠砂合適。
型砂目數(shù)大概20～40目，砂子太細(xì)，透氣性不好，對(duì)鑄件表面質(zhì)量影響較大，砂子太粗容易造成粘砂等現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況選擇。采用雨淋式加砂。加砂斗底部有定量的料箱，氣缸拉動(dòng)閥板后，砂子通過均勻分布在閥板上的小孔流入砂箱，加料箱尺寸基本與砂箱尺寸相近，加砂均勻，沖擊模樣力最小。
4.2 振動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)
振動(dòng)參數(shù)包括振動(dòng)時(shí)間、振動(dòng)方向、振動(dòng)頻率和振幅等。在裝箱時(shí)應(yīng)該根據(jù)泡沫塑料模樣的幾何形狀選擇振動(dòng)的方向和時(shí)間頻率和幅度。
通常選用高頻低幅振動(dòng)，常用的振動(dòng)頻率是50Hz左右，確保干砂緊實(shí)又不損壞泡塑模型。振幅一般為0.5～1.5mm，振動(dòng)加速度10～20m/s2。
5澆鑄工藝
5.1澆注系統(tǒng)
選用頂注或底注,頂注的工藝出品率高于底注,底注的集渣優(yōu)勢(shì)高于頂注 。
5.2負(fù)壓( 真空度 )
低、中、高鉻合金鑄鐵為-0.04一-0.05MPa,其它合金磨球此范圍內(nèi)選定。
5.3 澆注溫度
球鐵1400-1450℃,甚至1480℃;合金鑄鐵1450-1550℃，高鉻磨球1520-1550℃ 。
5.4澆注速度
檢查砂箱澆注前狀況無誤,開始澆注速度要慢，然后轉(zhuǎn)快，最后收包時(shí)慢。開始EPS氣化、裂化生成物往澆口杯處排出，應(yīng)防止其噴濺。稍后EPS氣化形成通道，封住澆道，使鑄型處于密封,維持其真空度,順利進(jìn)行澆注。最后為使氣化殘?jiān)?、雜質(zhì)有充分的時(shí)間上浮到頂部 , 使氣體逸出 , 轉(zhuǎn)人慢澆,但澆注流股細(xì)—粗—細(xì)切不可中斷。
5.5穩(wěn)壓、開箱
澆注后真空泵繼續(xù)抽負(fù)壓3 ~ 5 m in , 但如澆注低鉻磨球時(shí)，為了達(dá)到金屬型鑄造的冷卻速度和鑄造硬層，也有的廠采用在奧氏體區(qū) ( 鑄態(tài)紅熱下) 進(jìn)行正火，辦法是吹風(fēng)、吹風(fēng)加噴霧、吹風(fēng)加噴細(xì)水( 轉(zhuǎn)動(dòng)球串) ，提高硬度，增加抗磨性能 。四川消失模模具廠。
6可能出現(xiàn)的缺陷及防治
6.1塌箱
產(chǎn)生原因：
澆注金屬液浮力過大；鑄型內(nèi)氣體壓力過大；模樣有空洞或強(qiáng)度不足；金屬液內(nèi)流和沖擊；砂箱移動(dòng)鑄型內(nèi)部破壞等。
防止措施：
（1）合理控制澆注速度，保證澆口杯始終被金屬液充滿，澆注過程中不能斷流。
（2）適當(dāng)提高負(fù)壓大小，使型砂更加緊實(shí)。
（3）選用低密度的模樣，減少發(fā)氣量。
（4）選用強(qiáng)度高，透氣性好的涂料。
（5）振動(dòng)造型工藝參數(shù)要合理，以保證鑄型各處干砂緊實(shí)均勻。
6.2冷隔、澆不足
產(chǎn)生原因：
充型溫度太低；澆注系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、澆注操作工藝不當(dāng)，充型過程中負(fù)壓太大。
防止措施：
（1）提高金屬液澆注溫度。
（2）改進(jìn)澆注系統(tǒng)，提高充型速度。
（3）采用適當(dāng)?shù)呢?fù)壓度。
6.3反噴
產(chǎn)生原因：
負(fù)壓度不夠是造成反噴的根本原因。而影響負(fù)壓度的原因很多，包括模樣密度過大；干砂透氣性差；涂料透氣性差；澆注溫度太高或澆注速度太快等。
防止措施：
（1）選擇合適的干砂造型，以便控制干砂的透氣性，切忌不可混用不同檔次目數(shù)的干砂。
（2）控制澆注溫度和澆注速度，即充型溫度來保證模樣氣化。
（3）合理的控制涂料厚度，提高涂料的透氣性，以便于模樣氣化后氣體及時(shí)排出。
（4）設(shè)計(jì)合理的澆冒口系統(tǒng)，保證澆注時(shí)，金屬液充型平穩(wěn)、迅速的充滿型腔模樣。
6.4氣孔
（1）鑄件一種氣孔的產(chǎn)生主要原因是：高溫金屬液注入時(shí)卷入空氣，卷入泡沫碎屑會(huì)被金屬液汽化產(chǎn)生氣體，空氣不能夠有效的從鑄型內(nèi)排出，從而存留在鑄型中。此種氣孔處理方法是適當(dāng)降低砂箱內(nèi)的壓力。
（2）鑄件另一種氣孔造成的主要原因是因?yàn)橥苛希和苛系耐笟庑阅茌^差，以及涂料層過厚引起的，從而使模樣汽化后的氣體不能及時(shí)有效的從鑄型中完全排除，殘留在鑄型中。
6.5縮孔縮松
在液態(tài)金屬高溫作用下，白模汽化消失，金屬液占據(jù)白?？臻g，當(dāng)高溫液態(tài)金屬冷卻下來變成固體會(huì)發(fā)生體積收縮，當(dāng)高溫固態(tài)金屬冷卻到室溫時(shí)還會(huì)有固態(tài)收縮，金屬的固態(tài)收縮會(huì)引起鑄件外輪廓的改變，金屬液凝固收縮后，新的金屬液將會(huì)被阻擋不能進(jìn)入因此會(huì)出現(xiàn)縮孔縮松的缺陷。
7結(jié)束語
消失模鑄造磨球雖然沒有金屬型鑄造的外殼抗磨，由于冷速均勻不會(huì)發(fā)生金屬型鑄造磨球澆冒口處先磨損失圓而影響球磨機(jī)的產(chǎn)量。 綜合許多廠家經(jīng)驗(yàn)，消失模鑄造磨球直徑以直徑30-120mm為宜。直徑小于30mm，由于合金液熱量對(duì)氣化、 裂化白模不足，因而易引起積碳、皺皮、夾渣 ( 碳 黑 ) ；磨球 直徑大于120 m m，則又易引起中心疏 松、空心?？傊ｈT造磨球工藝在不斷地發(fā)展適應(yīng)發(fā)展需要。
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