1前言

消失模鑄造的優勢和工藝特點, 尤其適用于磨球的鑄造, 它充分發揮了熔模精鑄的可組 串澆注特點, 又不需結殼, 有較高的工藝 出品率, 較高的生產效率, 產品質量高等優點。消失模鑄造磨球, 是消失模鑄造工藝 中較為簡單的一類。 

消失模鑄造磨球必須符合磨球國家標準。以及電力部、建材部等部標準。同時, 生產磨球廠家遵照上述標準, 結合用戶的要求, 根據當地原料情況, 適當地進行調整, 比如靠近 生產稀土礦區或其它礦料中附有稀土元素, 則在熔鑄磨球時適量加人可改善磨球力學性能和使用性能。

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，因此能達到要求的卻很少。因為泡沫塑料應用到消失模鑄造領域時，必須滿足以下條件：

（1）密度低，強度高；

（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）具有較高強度，發氣量較小，主要分解產物為分子量較大的芳香烴、氣體較多、單質談碳多，價格便宜，應用比較廣泛。國內用得較多的是EPS（聚苯乙烯），且由00于聚苯乙烯具有良好的發泡成型性能，所以，在采用發泡成形，大批量生產時，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不適合發泡成型。因此可根據公司實際情況選擇適合的材料。

2.2白模成型

以國內用得較多的是EPS（聚苯乙烯）為例進行介紹：

（1）預發泡：

在制模之前首先將樹脂顆粒（原始料顆粒）預發到合適的密度大概18g/L～22g/L，一般通過蒸汽加熱或者電加熱來進行。

（2）預發泡工藝參數（見表2-1）：

表2-1   SJ-KF-450型間歇式蒸汽預發機的操作工藝參數

采用EPS，預熱溫度取80℃，蒸汽壓力0.1MPa，發泡溫度90℃，入料時間通常設定為3-5s，加熱時間150-200s，保溫時間15-30s。出料的珠粒冷卻后，需要進行熟化和干燥。珠粒最佳的熟化溫度為23-25℃，時間為12-24h。

2.3成型工藝

模樣材料收縮，采用EPS時推薦收縮率為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、 長短及E P S球每排個數和上下層數的粘合, 要根據各廠澆注磨球的工藝, 以及熔煉設備容量 決定的每只砂箱布置幾個組串EPS球(大小、 個 數、 重量和澆注系統) 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澆注系統的設計

因該件屬于中小型鑄件，以此計算出該澆注系統澆注時間、內澆道截面積、澆注系統各組元斷面尺寸各澆道的截面比選：

∑F直:∑F橫：∑F內=1.4：1.2：1。

（1）澆注時間

T=G^?+G^?

T=10.6s（T為澆注時間）；

（2）內澆道截面積的計算

由水力學計算公式：

依據上述公式分別計算出澆注系統各組元斷面尺寸。采用工藝出品率高的頂注方法進行澆注。貴州消失模模具廠。

2.5白模粘結

模樣分成兩部分用成型機打的，所以，要把兩部分組合起來。組合好之后，把澆口杯、內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，是關鍵因素之一。不同于其他鑄造將涂料涂于型腔內，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、化學穩定性、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)粘結劑

合理的選用有機粘結劑及無機粘結劑可以保證涂料的高強度及高透氣性。其中無機粘結劑常用的有膨潤土、硅溶膠、水玻璃、磷酸鹽等。本次使用鈣膨潤土作為無機粘結劑。對于有機粘結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劑充分的混合，使其能處于懸浮狀態，需加入懸浮劑。常用的懸浮劑為鈣基膨潤土，也可用CMC做水基涂料的懸浮劑。本次采用膨潤土及CMC混合做懸浮劑。

3.2涂敷工藝設計

消失模涂料的涂敷一般有刷、浸、淋、噴四種方式。因為鑄件為中批量生產的中小型形狀復雜的薄壁鑄件，可采用需采用噴涂法。消失模鑄造用涂料為水基涂料，攪拌過程會伴隨著涂料粘度下降，攪拌結束后粘度又會上升。因此，為得到均勻厚度，需邊攪拌邊進行涂敷。同時攪拌涂料速度應保證正常，避免沉淀及卷氣的產生。涂敷均勻，不得暴露。

水基涂料涂敷后需要進行烘干處理。涂料進行烘干由于受到EPS模型軟化溫度的限制，一般在低溫或常溫烘干。常在40-60℃，干燥時間為2-10h。烘干過程中還應控制濕度，一般濕度小于40％并通風以達到更好的干燥效果。烘干設備常用的有干燥室，干燥箱及連續烘干窯，熱源有電、暖氣、熱風等。且在烘干中應注意以下事項。

(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。

重慶消失模模具廠

4造型工藝

4.1埋箱造型相關設計

砂子選用寶珠砂。一方面因為寶珠砂流動性好，振動時，容易填充實，緊實效果好，石英砂流動性不好，有的地方填充不到，澆注時導致鐵包砂，使得鑄件精度降低；另一方面寶珠砂破損率低，長久來看，使用寶珠砂合適。

型砂目數大概20～40目，砂子太細，透氣性不好，對鑄件表面質量影響較大，砂子太粗容易造成粘砂等現象，根據實際生產情況選擇。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 振動參數設計

振動參數包括振動時間、振動方向、振動頻率和振幅等。在裝箱時應該根據泡沫塑料模樣的幾何形狀選擇振動的方向和時間頻率和幅度。

通常選用高頻低幅振動，常用的振動頻率是50Hz左右，確保干砂緊實又不損壞泡塑模型。振幅一般為0.5～1.5mm，振動加速度10～20m/s2。                         

5澆鑄工藝

5.1澆注系統

 選用頂注或底注,頂注的工藝出品率高于底注,底注的集渣優勢高于頂注 。

5.2負壓( 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，然后轉快，最后收包時慢。開始EPS氣化、裂化生成物往澆口杯處排出，應防止其噴濺。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,順利進行澆注。最后為使氣化殘渣、雜質有充分的時間上浮到頂部 , 使氣體逸出 , 轉人慢澆,但澆注流股細—粗—細切不可中斷。

5.5穩壓、開箱

澆注后真空泵繼續抽負壓3 ~ 5 m in , 但如澆注低鉻磨球時，為了達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 ( 鑄態紅熱下) 進行正火，辦法是吹風、吹風加噴霧、吹風加噴細水( 轉動球串) ，提高硬度，增加抗磨性能 。四川消失模模具廠。

6可能出現的缺陷及防治

 6.1塌箱

產生原因：

澆注金屬液浮力過大；鑄型內氣體壓力過大；模樣有空洞或強度不足；金屬液內流和沖擊；砂箱移動鑄型內部破壞等。

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）適當提高負壓大小，使型砂更加緊實。

（3）選用低密度的模樣，減少發氣量。

（4）選用強度高，透氣性好的涂料。

（5）振動造型工藝參數要合理，以保證鑄型各處干砂緊實均勻。

6.2冷隔、澆不足

產生原因：

充型溫度太低；澆注系統、結構、澆注操作工藝不當，充型過程中負壓太大。

防止措施：

（1）提高金屬液澆注溫度。

（2）改進澆注系統，提高充型速度。

（3）采用適當的負壓度。

6.3反噴

產生原因：

負壓度不夠是造成反噴的根本原因。而影響負壓度的原因很多，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排出。

（4）設計合理的澆冒口系統，保證澆注時，金屬液充型平穩、迅速的充滿型腔模樣。

6.4氣孔

（1）鑄件一種氣孔的產生主要原因是：高溫金屬液注入時卷入空氣，卷入泡沫碎屑會被金屬液汽化產生氣體，空氣不能夠有效的從鑄型內排出，從而存留在鑄型中。此種氣孔處理方法是適當降低砂箱內的壓力。 

（2）鑄件另一種氣孔造成的主要原因是因為涂料：涂料的透氣性能較差，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

在液態金屬高溫作用下，白模汽化消失，金屬液占據白模空間，當高溫液態金屬冷卻下來變成固體會發生體積收縮，當高溫固態金屬冷卻到室溫時還會有固態收縮，金屬的固態收縮會引起鑄件外輪廓的改變，金屬液凝固收縮后，新的金屬液將會被阻擋不能進入因此會出現縮孔縮松的缺陷。 

7結束語

消失模鑄造磨球雖然沒有金屬型鑄造的外殼抗磨，由于冷速均勻不會發生金屬型鑄造磨球澆冒口處先磨損失圓而影響球磨機的產量。 綜合許多廠家經驗，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。總之消失模鑄造磨球工藝在不斷地發展適應發展需要。

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