摘要：消失模工藝設備是保障消失模工藝過程實施的必要條件，也不同程度的影響著鑄件的質量。其中白模質量、澆注過程及型砂處理在整個消失模工藝過程中扮演著非常重要的角色。本文主要站在工藝的角度來對上述消失模工藝過程中關鍵設備進行簡明扼要的分析，目的在于明確其如何保障工藝的順利實施。

關鍵詞：消失模鑄造；白模；澆注；砂處理；重慶消失模模具廠

Influence of Equipment on LFC process

PENG Xiong, MI Yanbin, ZHAO Qingzhen

(Hebei Ruiou Lost Foam Science and Technology Co., Ltd., Ningjin 055550, Hebei)

Abstract: The process equipment is the necessary condition and protection of LFC, and it also affects the quality of the casting. The white mold quality, casting process and sand processing play a very important role in the process. In this paper, we analysis the equipment in the lost foam process briefly standing in the point of the process and the purpose of which is to clear how to secure the process of smooth implementation.

Key words: LFC; White mold; Pouring; Sand treatment

1  消失模工藝與設備關系

眾所周知，消失模設備是在消失模工藝發展到一定階段后出現的，我們應該明白，消失模設備的使命是保障消失模工藝的順利實施，是為了消失模工藝的順利開展而服務的。換句話說，如果沒有了工藝做支撐，設備只是一堆廢銅爛鐵毫無意義。所以只有對消失模工藝有著深刻理解，甚至多年致力于消失模工藝的研發與拓展，這樣的企業才可以制作出真正適用于消失模工藝的設備，真正意義上做到“消失模設備是為了保障消失模工藝”這一理念，而不會為了業務額，為了效益，淪為僅僅只是制作設備的“設備廠”。本文主要針對在消失模工藝過程中有著至關重要作用，對消失模工藝的實施做出巨大貢獻的設備做簡要的分析說明。目的是為了讓消失模行業的從業者們充分了解消失模設備在消失模工藝過程中的重要作用，并對這些設備的性能和特點有一定認識。本文將消失模工藝過程分為：白模質量、澆注過程、型砂處理三個模塊，主要從這三個方向來做闡述。目前市場上消失模設備的質量參差不齊，為了統一本文所列舉設備均為河北瑞歐消失模科技有限公司所生產。

2 白模

2.1預發工藝要求和工藝流程

2.1.1預發機工藝要求

預發成型作為LFC法的第一步，是整個消失模工藝過程的開端，直接影響著整個工藝過程的質量和效率。現在廣泛應用于消失模生產領域原料主要為：EPS、STMMA。其工藝要求為：

（1）較高的生產效率；

（2）可控的珠粒密度；

（3）發料均勻，無子料；

（4）發料后珠粒粒徑滿足使用要求。

2.1.2預發機工藝流程

預發機工藝流程為：原始珠粒選擇→珠粒預發泡密度控制→珠粒預發泡→珠粒熟化。合理的珠粒粒徑和密度對模樣的表面質量和模樣強度有著至關重要的影響，進而影響著鑄件的質量。預發機機型的選擇和工藝參數設置對原始珠粒預發泡成型以及后續工序已至整個消失模工藝的影響都是深遠的。預發機的種類和特點見表2-1。 

圖2-1是電蒸汽預發機ROYF-Ⅰ EPS、STMMA雙用。

表2-1預發機種類和特點

2.2 白模成型質量

2.2.1白模工藝要求和成型機工藝流程

原始珠粒經過預發機預發泡（一次發泡）為合格珠粒后，需要經過成型機進行二次發泡才可以形成最終的白模模型。為了滿足工藝要求，白模模型應該具備以下幾個條件：

（1）光滑平整的表面質量（無斷料和成型不足現象）；

（2）合理精確的輪廓尺寸；

（3）滿足工藝使用的強度。

成型機工藝流程：

成型機工藝流程：合模→預熱→加料→固模加熱→動模加熱→熱壓→水冷卻→真空冷卻→脫模。成型機的功能是生產出合格的白模模型，成型質量好壞直接影響白模模型的品質，進而影響鑄件的品質，關乎整個消失模工藝的成敗。每一道流程都是必不可少的，都是為了能夠制作出滿足工藝要求的白模而設計的。不合理的成型工藝會產生模型的不良品，圖2-2是瑞歐公司為摩洛哥生產的井圈模樣的不良品和良品。

就目前來說成型機種類比較繁多，我簡要說明。成型機采用PLC可編程控制器與觸摸屏，可以實現成型機半自動及全自動化生產。成型機由于采用PLC可編程控制器，其工藝參數可以通過觸摸屏寫入PLC控制器，從而可以滿足不同模具不同產品的生產。瑞歐ROCX-I成型機的參數如表2-2所示。圖2-3是瑞歐公司生產的ROCX-I 液壓全自動成型機。2.3 模型烘干質量要求

2.31烘干設備組工藝要求

烘干設備組的作用是對整個工藝過程中的白模單一模型、組型粘接后進行刷涂的模型簇進行烘干，去除其所含水分,最終使模型具備一定的強度，并可以滿足埋箱和澆注工序的要求。水分來源主要有幾個方面：（1）預發成型時所帶水分；（2）水基涂料所含水分；（3）烘干后未及時澆注返潮水分。由此我們可以得出烘干設備組所應具備的工藝特性，如表2-3。

表2-3烘干設備組工藝特性

2.32烘干房基本配置和烘干技術要求

一個完整的白區車間，其烘干房是有很多級別的，但其配置大同小異，這里我們以瑞歐公司白模車間烘干房配置為例。不同類別的烘干房具有不同的烘干技術要求，可以滿足不同模型的烘干。

烘干房的加熱配置、分類及技術要求分別見表2-4、表2-5和表2-6。

表2-4  烘干房基本配置

表2-5  烘干房分類

表2-6  烘干技術要求

不同烘干房有不同的烘干技術要求，擺放模型時切勿混放以免造成烘干不徹底或者損壞模型現象。圖2-4是瑞獸公司生產車間的烘干房及其正在烘干的白模。

消失模有一句行話：“成也白模，敗也白模”，白模是整個消失模鑄造工藝過程的靈魂，白模的質量關乎整個工藝的成敗，因此控制好白模質量是非常必要的。

3澆注

澆注是將熔煉合格的鐵水倒入鑄型內并冷卻成型的過程，這個過程包括：熔煉、埋箱、震實、負壓、澆注。每一道工序都需要嚴格控制。

3.1熔煉

我們說白模的質量是整個工藝的靈魂所在，那么熔煉就是澆注過程的靈魂。熔煉的作用是利用生鐵、廢鋼、回爐料以及其他一些輔助材料，將他們熔化煉制成具有一定溫度，一定化學成分的合格鐵液。熔煉的控制要點見表3-1。

表3-1熔煉控制要點

3.2埋箱

3.2.1砂箱工藝要求

LFC法所用砂箱，其結構形式直接決定著砂箱內負壓場的形成和分布，但有不少錯誤觀念認為，砂箱內部只要能夠抽氣就好，至于怎么抽，抽多少都是無關緊要的，只要不塌箱就可以。所以現在各式各樣的砂箱都有，似乎都可以澆注出鑄件，可是產生的影響卻是大大不同的。一個滿足工藝要求的砂箱應該具備以下幾點：

（1）合理的輪廓和結構尺寸（根據鑄件和工藝要求）；

（2）足夠的焊接強度；

（3）排列均勻、分布合理的氣室。

3.22砂箱內氣室分布工藝要求

從消失模工藝的角度，最理想的狀態是砂箱內所形成的負壓場是一個穩定、壓力均勻的力場，而負壓場的形成依賴于砂箱氣室的分布。氣室分布均勻合理則砂箱內形成的負壓場越穩定，即可以大大降低塌箱的幾率，生產出來的鑄件表面和內部質量越好。可是實踐證明，同一個模型，在一個負壓場下它各個點的所受到的力是不一樣的，對于一個僅有四壁抽氣的砂箱來說，負壓力往往由砂箱四周向中心逐漸減弱，而砂箱輪廓越大，這種趨勢越明顯。塑料模型分解氣化產生大量氣體，造成鑄型局部氣壓急劇上升，如果這些氣體不能被及時抽走，很可能會造成澆注反噴現象，甚至發生脹箱，造成嚴重的人員傷亡和產品報廢。氣室分布合理均勻的砂箱，即使在很小的負壓場下，仍然可以很好的完成澆注任務，不僅不會造成報廢，還可以節約能源，一舉兩得。 

3.3震實

3.3.1震實對消失模工藝的影響

LFC法埋箱造型過程中，對于結構簡易的鑄件，震實的主要作用是，在規定時間內不損傷模型表面的涂料，并保證其尺寸的精確度，模型不變形的情況下快速的填充砂箱的各個部位，并使型砂在模型周圍均勻分布，并且達到要求的緊實度，保證抽負壓時型砂顆粒不會有較大位移。對于有些結構復雜，有很多盲孔或者死角部位的鑄件，如果在造型過程中這些部位未能填充足夠的型砂而留有空隙，澆注時此部位涂料在高溫鐵液的沖刷和高負壓場下很可能會破裂，導致鐵液被吸出型腔，鑄件表面形成鐵疙瘩，又稱鐵包砂，嚴重時可能會造成局部塌箱，造成不必要的浪費。震實臺的另一個作用就是為了克服這些在造型過程中存在的死角，不易填砂的部位。震實臺震實效果的好壞直接影響著鑄件的成品率、尺寸精度、表面質量和內在質量。目前震實臺的設計中，對于振幅，震動頻率，激振力及如何配置電機往往模棱兩可，缺乏基本的核算依據，可以借鑒的參考數據是，振幅0.5mm左右，頻率不低于1500r/min，可以達到較好的震實效果。隨著LFC法的發展，原有的一維震實臺已經難以滿足生產需求，必須使用更為可靠地三維震實臺，甚至更優秀的震實臺。對于震實臺的選則和使用在LFC法鑄造過程中是非常必要的，然而很多企業并不能很好的意識到這個問題，由于震實效果不達標而造成粘砂或者報廢比比皆是。

3.3.2震實臺的工作原理和技術參數

瑞歐公司所產震實臺共有三大類：（1）傳統三維震實臺，（2）懸浮激振震實臺，（3）包夾式震實臺。我們以懸浮激振式震實臺為例。一般的三維震實臺是利用氣缸夾緊砂箱，在空氣彈簧升起或者橡膠彈墊起到隔離作用，水平方向四個電機分別產生X和Y方向的力，而底部的兩個電機產生Z方向的力，一共三組六個電機，每一組電機的轉向是相反的，激振力都是可以調節的，如圖3-2所示，工藝參數見表3-2。三維震實臺缺點是當模型太過復雜時，造型過程中容易出現死角部位。瑞歐公司生產的懸浮激振式震實臺，改變以往的三維震實方式，砂箱放在頂升柱上無需夾緊，（頂升柱的數量根據砂箱定）震動電機只有兩個，配備重力傳感器，可根據重力傳感器檢測自動調頻以達到合適的振動加速度。加砂過程中，砂箱重力、重心發生變化，造型機負載發生變化，要達到較好的震實效果需要適合的振動加速度，振動加速度與振動頻率成正比，根據造型機的重力傳感器檢測到反饋信號，自動調整振動電機頻率，達到符合要求的振動頻率。彌補傳統造型振實臺對復雜件的低效率難造型的不足。該懸浮全方位激震造型機為垂直運動的反向填充，可達到各個方向不同部位的振實，達到各個死角的填充，它具有高頻率、低振幅、震實效率高的特點。

表3-2震實臺工藝參數

3.4負壓

3.4.1 負壓系統對消失模工藝的影響

LFC法鑄造又稱干砂負壓真空實型鑄造，負壓環節在整個鑄造過程中有著舉足輕重的作用。我們都知道，LFC法鑄造在澆注過程中型腔內會產生大量的氣體，這些氣體對鑄件會造成很多致命的傷害，負壓系統的作用不僅僅是提供一個澆注前相對真空的模型型腔，方便澆注時鐵液順利快速充滿整個型腔，其更為重要的作用是快速持續的將澆注時產生的氣體吸出砂箱，穩定鑄型內負壓場，減少反噴，降低鑄件氣體缺陷。負壓系統不僅可以強化型砂緊實度，抽走澆注過程中產生大大量氣體，還為澆注時提供一個高溫無氧的環境，有利于鑄件成型和缺陷的控制。

3.4.2 負壓系統原理及技術參數

目前生產消失模設備的廠家所產負壓系統結構各異，筆者以河北瑞歐消失模科技有限公司所生產的負壓系統為例，對負壓系統做一個簡要說明。瑞歐公司ROFY-35A 負壓系統如圖3-3所示。

負壓系統通過水環式真空泵抽吸不溶于水，無腐蝕性的氣體，在密閉的容器中形成真空和壓力，提供澆注過程中所需負壓，為砂箱提供穩定的負壓場。

負壓系統配置見表3-3，瑞歐ROFY-35A技術參數見表3-4。

表3-3  負壓系統配置

表3-4  ROFY-35A技術參數

4砂處理

4.1砂處理工藝要求

砂處理系統顧名思義，這是一個處理LFC法用砂的完整體系，LFC法用砂一般為40~60目的寶珠砂或者石英砂。我們都知道塑料模型置換高溫鐵液后，模型周圍的型砂勢必會被高溫的模型加熱，溫度會很高，越貼近模型的型砂溫度越高，造型人員根本無法操作，而生產線每天都會有新的生產任務，必須具備一定的儲砂量以滿足生產。澆注完后清理鑄件，勢必會有很多的雜質混入型砂之中，例如脫落的涂料皮，澆口杯碎塊，澆注時飛濺出來的鐵水等，這些雜質是需要清理的。因此一套合格的砂處理系統應該具備以下工藝要求：

（1）有一定的儲砂能力，且可以滿足每天的生產任務；

（2）可以對高溫型砂進行降溫冷卻，達到循環使用；

（3）可以將型砂和各種雜質分離，清潔型砂；

（4）能夠去除型砂中的塵土，提高車間環境質量。

4.2 砂處理系統配置

筆者以河北瑞歐消失模科技有限公司所生產的砂處理系統為例。一套完整的砂處理系統應該包含翻箱機、篩分輸送機、鏈式提升機、臥式冷卻機、帶式提升機、皮帶輸送機、砂溫調節器、氣體輸送、儲砂斗、除塵系統。

對于一個完整的LFC生產線，砂處理系統是必不可少的。每一個設備都有自己獨特的性能以滿足消失模工藝要求。表4-1所列為常規砂處理設備所應具備的功能。

砂處理系統是一個消失模鑄造車間不可或缺的，不僅可以使寶珠砂循環再利用，還可以凈化車間環境質量。21世紀對環境質量的要求越來越高，如何打造一個符合要求的環保車間是我們共同的目標。

表4-1 砂處理設備性能要求

9 總結

9.1 消失模設備理念

由于LFC法鑄造的巨大優勢，其在國內的發展是飛速的，LFC法的飛速發展帶動了一大批產業鏈的露頭，其中LFC法設備行業的發展是很快的。如此快的發展速度，勢必會帶來一些負面的影響，很多設備生產廠商甚至從來沒有涉足過消失模鑄造領域，公司也毫無消失模文化底蘊，但靠著依葫蘆畫瓢和中小企業對消失模設備的認知不足，這些廠家也可以在消失模設備行業占有一席之地。然而他們生產出來的設備，可想而知是沒有任何基礎的，是完全的仿制品，這樣的設備也許可以生產出合格的鑄件，但其絕不可能會經住工藝的考驗。真正的消失模設備是為了保障消失模工藝而生，工藝永遠是主導，設備僅僅只是輔助，設備設計和生產的出發點永遠是工藝的要求，不能滿足工藝要求的設備是不合格的是有缺陷的。筆者認為設備生產廠商應該以“消失模設備是為了保障消失模工藝”這一理念為準則，真正意義上去為了中國消失模行業做出貢獻，而不只是為了“分一杯羹”。只有這樣，消失模鑄造才會走的更遠，它的作用才能發揮的更大，才可以再中國鑄造行業熠熠生輝。

9.2 消失模行業未來發展方向

消失模鑄造發展至今，來到21世紀，本世紀是一個講求大數據的時代，每一個行業都會有自己的產業鏈，而夠整合這些產業鏈資源的企業才可以在大數據時代獨領風騷。筆者認為，未來消失模行業的主要發展方向同樣為資源整合。我們都知道消失模所涉及到的領域繁多，只有將這些資源整合到一起形成一個完整的消失模產業鏈基地，這樣的企業才能走得更快、更遠，也只有這樣的企業才可以真正做好消失模鑄造。我們可以大膽推測，未來消失模行業不會屬于任何一家設備廠、涂料廠或者消失模模具廠，它只會屬于真正擁有消失模產業基地的企業，也只有這樣的企業才可以在消失模行業里一直發展、壯大，為中國的消失模鑄造行業增光添彩。

重慶凹道模具有限公司是專業的重慶消失模模具廠，歡迎來電咨詢相關技術問題。