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消失模铸造对模样的要求

 2014-06-30 10:42:51 来源:http://xsm.99114.com 浏览量:7

1、概述

  a、模样的重要性

  模样是消失模成败的关键,没有高质量的模样,绝对不能得到高质量的消失模铸件。对于传统的砂型铸造,模样核心和仅仅决定着铸件的形状、尺寸等外部质量,而消失模铸造的模样,除了决定了铸件的外部质量之外,还直接与金属液接触并参与热量、质量、动量的传输和复杂的化学、物理反应,对铸件的内在质量也有着重要影响。一切从事消失模铸造生产的人们,务必十分重视模样的制造质量,尤其是某些从包装材料厂购买模样的工厂,必须把好模样质量的验收关,否则,就要走很多弯路,吃很多苦头。

  另外,与传统砂型铸造的模样和芯盒仅仅是生产准备阶段的工艺装备不同,消失模铸造的模样是生产过程必不可少的消耗品,每生产一个铸件,就要消耗一个模样。模样的生产效率必须与消失模铸造生产线的效率匹配。

  因此,无论从铸件质量上看还是从铸件的生产效率上看,对模样制造环节都必须给于足够的重视。

  b、消失模铸造对模样的要求

  铸造用的泡沫模样在浇注过程中要被高温气化掉或烧掉,金属液将取代其空间位置而成形铸件,因而要对其外部和内在质量提出以下要求。

  (1)、模样表面光滑,不得有明显的突起于凹陷,珠粒间融合良好,其形状和尺寸准确的符合模样图的要求。

  (2)、模样内不允许有夹杂物,同时密度不得超过允许的上限,以使热解产物尽量少,保证金属液顺利充填,并且不产生铸造缺陷。

  (3)、模样在涂敷涂料前,必须进行干燥处理,减少水分并使尺寸稳定。

  (4)、模样在满足上述要求的同时,还要具有一定的强度和刚度,以保证在涂敷涂料、干燥、粘结、运输、填砂装箱等操作过程中不被损坏或变形。

  除此之外,与一般材料一样,选择模样材料也要注意价格便宜,制模过程简单,易于实现机械化流水生产,同时符合清洁生产的要求。

  c、模样的生产过程

  模样的生产过程包括两类一是泡沫珠粒预发直接成型,二是先成型泡沫板材,在进行切割粘结成型。

  聚苯乙烯珠粒在模具中直接发泡成型的模样制造工艺流程是零件图、铸件图、模样图、模具、珠粒预发泡、熟化、成型、冷却、出模、干燥、模样组合、检验。

  泡沫板材切割成型的工艺流程与直接成型的区别在于不需要专用模具,板材干燥后按照模样图分片切割板材再粘结形成模样,进行模样组合与检验。

  2、模样材料

  目前制造模样使用的泡沫塑料原料主要有聚苯乙烯EPS、聚甲基丙烯酸甲酯、两者的共聚料,由于聚苯乙烯价格低,目前使用较多,对于增碳、皱皮等缺陷要求较高的铸件,使用较高价格的聚苯乙烯是合理的。下面将介绍聚苯乙烯泡沫塑料模样的制作过程。

  a、珠粒的预发泡

  聚苯乙烯泡沫塑料模样的制作过程包括珠粒预发泡、熟化、成型、冷却、干燥定型等过程。

  珠粒的预发泡i是为了获得密度低、表面光洁、质量优良的泡沫模样,可发行珠粒在成型前必须经过预发泡和随后的熟化处理。

  珠粒的预发泡在预发泡机中进行,制作消失模模样的预发机通常采用间歇式预发机。间歇式预发机主要有真空预发机和蒸汽预发泡机两种形式。

  真空预发的工艺流程是加热预发泡筒、加料搅拌、抽真空、喷水雾、停真空、卸料、熟化七个步骤。由于真空预发泡机的加热介质(蒸汽或油)不直接接触珠粒,珠粒的发泡是由于真空和加热时发泡剂加速气化逸出的双重作用而产生的,因此,预热温度和时间、负压度的大小和抽真空的时间是影响预发泡珠粒质量的关键因素,必须很好的优化组合。一般设定负压度-60~80kPa,抽真空时间为20~30s,预热时间和温度由夹套蒸汽压来控制。经过真空预发机预发泡的预发珠粒密度较低,EPS密度达到16kg/立方米,EPMMA达到20kg/立方米。

  间歇式蒸汽预发泡机不是通过时间而是通过预发泡的容积定量来控制密度从而控制预发泡质量的。预发的工艺流程是将珠粒加入经过预热正在搅拌的预发机中,通入蒸汽,达到规定密度后放出进行熟化。

  预发珠粒的熟化处理目的是使经过预发泡的珠粒内部的真空得到外部空气的进入而释放,防止成型时珠粒压扁不能还原,泡沫密度增加。最合适的熟化温度是20~25度,熟化时间依据珠粒的堆积密度在3~72小时之间。

  3、消失模泡沫模样的成型

  消失模泡沫模样的成型包括模具直接成型与板材切割成型两种,对于大批量生产的工件采用泡沫模具直接成型,对于单件或小批量生产的工件在精度要求采用手工切割粘结成型能够达到要求的一般采用板材切割成型。

  a、泡沫模具直接成型泡沫型

  采用泡沫型模具直接成型泡沫型是将预发及熟化好的珠粒直接充入泡沫模具中,对泡沫模具施加过热蒸汽,使珠粒在模具中膨胀,粘结成型,一定时间后对模具进行冷却、出模取出泡沫型。取出的泡沫型经过干燥定型成为消失模铸造的模片,以备后续工序使用。泡沫型成型依据使用的设备不同,分为成型机成型与蒸缸成型,成型机成型适用于批量生产或较大的零件,蒸缸成型适用于小批量生产、尺寸较小的模样。

  b、成型发泡工艺过程控制

  b1、预热

  模具安装完毕后,要将它预热到100度以上,保证在正式制模之前模具是热态和干燥的。预热不足,将造成发泡不充分,表面呈珠粒状,模具中残存的水分导致模样中的空隙和孔洞,这种现象称为水损坏。

  b2、填料

  泡沫珠粒的充填是获得优质泡沫模样的关键工序之一。对于泡沫模样,尤其是复杂薄壁泡沫模样,泡沫珠粒在模具中充填不均匀或不紧实会造成模样出现残缺不全或融合不良等缺陷,影响产品的表面质量。往型腔中充填泡沫珠粒的方法由手工填料、料枪射料和负压吸料等,其中料枪射料用的较普遍。

  注料枪的选择

  注射料枪包括手动料枪与气动料枪,

  手动料枪靠人工操作,其注料原理是利用压缩空气在喷嘴的喷射作用产生负压,将珠粒通过料管吸入料枪中,再通过注料嘴吹入模具型腔。注料完毕,需用堵料杆将注料孔堵上。气动料枪配备在自动或半自动成型机上,料枪头部与模具接通。

  模具注料口的选择

  在模具上开设的注料口,应遵循的原则是:进料顺,排气畅,受阻小,使泡沫模样充填紧实,密度均匀。对于复杂件,若一个注料口不足,可以设计多个注料口,同时可以采用专用工艺措施进行局部弥补。几种常用的注料口位置包括中心进料、切线进料、从内浇道进料、主辅进料口进料、多枪同时进料等。

  通蒸汽

  预发珠粒充填满型腔后,通入0.1~0.15MPa的蒸汽到模具的气室中,然后通过透气塞进入珠粒间的空隙中加热珠粒,为了保证成型质量,要合理控制通气方向与时间,以确保得到发泡均匀、表面光洁、密度小、强度高的发泡模样。

  冷却

  泡沫模样成型加热完成后,在出模前必须进行冷却,以抑制它出模后继续胀大,即抑制第三次膨胀。冷却时使模样降温至发泡材料的软化点以下,模样进入玻璃态,硬化定型,这样才能获得与模具内腔形状、尺寸一致的模样。

  冷却的方法一般采用喷水冷却。将模具冷却至40~50度,有的机动模喷水后接着抽真空,使水雾蒸发、蒸汽凝结、造成理想的冷却,同时真空使保留的水分、戊烷减少,使模样具有较好的尺寸稳定性。

  冷却过度必将延长下一个循环重新加热模具的时间,也是不必要的。

  出模

  根据成型机的开模方向,并结合模样的结构特点选定取模方式。对于简易立式成型机,常采用水与压缩空气叠加压力推模法:对于自动成型机,有机械顶杆取模法和真空吸盘取模法。

  模样的熟化处理

  模样从模具中取出时,含有质量分数为6~8%的水分,由于前期的水分与发泡剂的蒸发而从模样中溢出和后期的应力松弛,模样脱模后尺寸会随时间变化,密度为20g的珠粒制成的模样脱模前后尺寸的变化规律是在出模潜在性内冷却时出现0.4%的收缩,出模后的前4小时有0.2%的线膨胀,继续干燥两天后,线收缩率稳定在0.45%左右。

  预发珠粒的密度和存放期、制模时的蒸汽压力、冷却时是否抽真空、模样的结构特点、充料的紧实度、成型发泡的蒸汽分布等因素都会对模样的收缩率产生影响。

  在生产实际中,为了缩短模样的熟化处理时间,常将模样至于50~70度的烘干室中强制干燥5~6小时,这可以达到在室温下自然熟化两天的效果。

  4、消失模的手工制模技术

  消失模使用的泡沫模样除采用机械成型制模外,对于大型件与小批量件从经济性考虑可以采用手工制模。

  消失模铸造泡沫模型的手工制作时以泡沫板材为原料,利用切割样板与平面切割机、立式切割机或自动切割机对泡沫板材进行切割,切割出泡沫部件,然后通过粘结制造出泡沫模样。



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