消失模铸造的界定

最早使用泡沫模型制造金属铸件的方法是美国人H.F斯洛伊(Shroyer)在1958415获得的美国专利(专利号:2830304)。这一天是铸造史上具有跨时代意义的日子,我们应该把这一天视为消失模铸造纪念日。

 在Shroyer的专利中,他描述的是用聚苯乙烯(EPS)泡沫板手工拼接泡沫模型,用粘结砂使之固定进行金属液体浇注的过程。

 这种在当时令人耳目一新的铸造方法与传统铸造不同的是:粘结砂中不再是空腔,而是实实在在的泡沫模型,所以,称之为实型铸造,也就是所说的FMFMCP法。

 美国人Shroyer的专利被德国人G.哈特曼(G.Hartmann)买断,在泡沫专家A.维特莫塞(A.Wittmoser)的指导下实现了工业化生产应用,并在1962年首先报导了将泡沫模型埋在干砂中生产铸件的方法。这种方法我们称之为干砂实型铸造。

通常,干砂实型铸造只用于低密度和低熔点的铸铝件,这是因为铸铝件在型腔内金属铝液热辐射和对流导热的系数较小,泡沫型和铝液隙的空隙小,所以,干砂不易溃散。

 铸铁,铸钢时由于铸态金属的密度大,温度高,热辐射和对流导热强烈,泡沫气化速度快,发气量大,泡沫型和液态金属间的气隙非常大,所以,干砂显得强度低,定型困难,控制不当,易于溃散塌箱,因此,很少用于铸钢和铸铁件的生产。

 几乎与德国G.Harttmann报导干砂实型铸造的同时期,日本长野县工业实验所和秋田株式会社发明了V法铸造(Vacuum)。

 V法铸造是英文真空密封法铸造的字头,Vacuum是利用塑料薄膜封闭砂箱,抽真空使干砂定型的造型方法。

 1980Shroyer的专利保护期满后,使用泡沫模型做铸造的方法才从垄断中解放出来,得到了迅速发展。聪明的日本人将抽真空使干砂定型的方法应用到泡沫型铸造上,使消失模铸造和真空铸造得以同时发展,而产生了我们今天共同研讨的,具备泡沫模型,干砂,真空三个工艺条件的铸造方法。

 这种铸造方法初始名字很多,如:气化模铸造,负压实型铸造,泡沫模型干砂负压法铸造等等,为了避免多种称谓给描述造成的混淆和误解,1990年夏季,美国铸造协会通过一项协议,将使用泡沫做模型,干砂埋型,抽真空定型的这种铸造方法称为:消失模铸造,简称(EPC)。

 通过对消失模铸造发展简史的回顾,我们可以勾勒出这样的一个过程:消失模铸造方法的发展和不断完善,是由泡沫模型湿砂法(FM法)向泡沫模型干砂负压法(FV法)的衍变过程。这种衍变不仅仅是造型方法的衍变,而是工艺原理发生了根本的变化。泡沫模型的消失方式发生了根本的转变。

 实型铸造的泡沫模型是在开放条件下,猛烈燃烧消失。

 干砂实型铸造多用于铸铝体,泡沫模型以液化方式消失为主。

 负压实型干砂(消失模)铸造方法,泡沫模型则是以气化为主的方式消失。

 以上所述的三种方法,不仅泡沫的消失方式不同,定型原理也根本不相同,所以,各自对涂料性能的要求也不尽相同。

 实型铸造依靠粉结剂使型砂定型,又是开放式浇注,涂料在型砂和液态金属之间主要起隔断作用,防止发生难以清除的粘砂。

 不抽真空的干砂实型铸造型砂定型机理相对复杂,这种方法必须由模型底部注入金属液,液态金属依靠其静压力充型,在液面不断上升的过程中通过辐射的导热方式,把携带的热量传递给泡沫模型,泡沫受热后迅速收缩,液化并滴落在液态金属层表面。滴落在液态金属表面的液态泡沫材料受到更高温度的作用,迅速气化产生高压气体。气隙间隙的型砂就是依靠气体的高压维持模型腔的形态。

 金属液面不断的以上凸的形态上升,液态的泡沫物瞬间就会被挤压在液态金属和涂层之间。为避免铸造缺陷的发生,这种方法要求涂层有良好的润湿性能,吸收泡沫模型的液化物,并在液态金属压力的作用下使泡沫模型的液化物排除型腔,进入砂型间隙。

 在液态金属高温的作用下,液态泡沫在排出的过程中不断地气化进入外围的砂子间隙,此时,气化泡沫物的遇冷又凝结成液态物质,使型砂粘结定型。

 在抽真空的状态下,大气产生的压力差使型砂紧实的如同石块一样坚硬,本文讨论的是具有泡沫模型,干砂,抽真空三个工艺条件的消失模铸造方法所使用涂料的相关问题。

 笔者认为,使用泡沫型铸造的方法有三种,虽然泡沫模都消失,但在我国的氛围,只有具备泡沫型,干砂,真空三种工艺条件的铸造方法才应该称之为消失模铸造