东风精铸比年来力求于为用户供给产物轻量化计划及创造效劳，为整车减重、减排及增加成本供给有益撑持，获得宽广用户的认同，进而拓展了精铸件的商场份额。跟着轻量化做事的深度伸开，产物机能集成度获患了抬高，精铸件慢慢朝着大型化方面进展，产物的大型化势须请求模组的大型化。另一方面，为了抬高工艺出品率及临盆效率，增加制形成本，也请求模组朝着大型化方位进展。公司现有的工艺为硅溶胶-水玻璃复合型壳工艺，10kg如下的小件须要涂制6~8层的型壳，大件则须要涂制9层以上。如很多的制壳层数，带来的诸如原辅材料耗费过量、制壳做事强度大、制壳效率低和焙烧能耗高档系列题目，大型铸件由于型壳过重（50kg以上），制壳职掌题目更为超过。

现有工艺限制了精铸件模组大型化的进展，不利于大件产物的开采及铸件制形成本的增加。为此，提议用EPS(可发性聚苯乙烯)模接替蜡模，采取3~5层复合型壳，焙烧后埋砂负压浇注或热壳浇注的新式锻造工艺，干系的协商做事也随之伸开。

1国内的协商

本课题所协商的复合精铸工艺是一种集成消散模锻造和熔模精细锻造两种工艺上风,过程合并与翻新后开采出的新式锻造工艺，海外称ReplicastCS工艺，本文将其简称为EPS模复合精铸工艺。该工艺首要运用于各样少无切削精细铸件的临盆，它能够灵验的克复了熔模锻造难以用于大件以及成本高、工艺繁杂的不够，采取负压外型完成了无粘结剂干砂外型，浇注前失模手艺处分了铸钢件增碳题目，抬高了铸件品质，增加了浑浊物的排放。因此它合用于包罗低碳钢和合金钢在内统统合金的锻造。这类工艺具备很多不言而喻的好处，博患了锻造界的关往，被以为是锻造行业具备宽广进展前程的一项冲破性锻造工艺。但由于专利守护方面的成分，该工艺在国表里并没有获得普遍运用。

沈阳锻造协商所、清华大学和沈阳第一阀门厂曾于年开采出了“塑料模-精铸-负压”复合锻造工艺，相当于ReplicastCS工艺，但在10年的光阴里该工艺仅运用于临盆GQ4lF16P-l型不锈钢球阀铸件。安徽应流团体直接引进英国ReplicastCS工艺的专利，在消化摄取的原形上于年3月呈报名为“一种陶瓷壳消散模精细锻造工艺”的创造专利，由于临盆成本高于熔模精铸的硅溶胶-水玻璃复合工艺铸件的成本，批量运用的产物较少。

在国内，对EPS模复合精铸工艺举行大量量产业化运用协商的企业很少，详细的工艺手艺尚有待开采。本课题所协商的工艺是一种有别于ReplicastCS的新式EPS模复合精铸工艺，它在成本方面更具备上风。

2工艺门路

工艺整体手艺思绪：采取消散模成型样子接替蜡模，按熔模精铸复合制壳工艺制备型壳，型壳焙烧后振荡外型负压浇注或直接在线热壳浇注，临盆出精度与熔模精铸相当的铸件。详细工艺过程见图1，手艺协商门路见图2。

图1工艺过程图

图2手艺协商门路示企图

3制模制壳工艺协商

3.1制模工艺

3.1.1聚苯乙烯珠粒的取舍

干系于消散模锻造，EPS模复合精铸工艺请求铸件有更好的表面粗劣度和更高的尺寸精度，这就请求EPS模具备强度高、表面品质好和萎缩量小并且不乱等特点。过程对国产现有EPS珠粒对照，取舍的珠粒规格见表1。

表1EPS珠粒规格

3.1.2EPS模成型工艺

EPS模成型工艺是EPS模复合精铸的关键手艺之一，惟独高品质的EPS模能耐临盆出高精度的铸件。采取蒸汽预发机对EPS珠粒举行预发泡，预发温度为85~℃。预发后的珠粒放到硫化床中枯燥，待熟化4h后可举行成型发泡。依照公司的理论环境，采取蒸汽加热式半主动成型机做为成型发泡设置。过程实验，断定EPS模成型工艺见表2。

表2EPS模成型工艺参数

3.1.3EPS模表面管教工艺

国产的EPS珠粒价值惟独出口的1/3，但带来的题目是临盆的样子表面存在网纹，无奈到达蜡模的程度。若采取出口的EPS珠粒，样子的表面品质抬高了，但成本过高，无奈批量运用。怎么抬高EPS模的表面粗劣度决计着EPS模复合精铸工艺的成败，现在国表里尚无可推行运用的管教工艺。

当少量临盆时，国内厂家有时用表面亮光剂对EPS模举行表面管教，但效率很低，并且焙烧残留物较多，不恰当于批量运用。

过程量轮的实验，项目组末了开采出白腊基表面管教剂和干系管教设置，过程表面管教后的EPS模，表面粗劣度与蜡模相当，效率餍足批量临盆请求。管教成效见图3。

(a)管教前的EPS模表面

(b)管教后的EPS模表面

(c)未管教的铸件表面

(d)EPS模管教过铸件表面

图3表面管教先后EPS模之间和铸件之间对照图

3.2超薄型壳制备工艺

超薄高强度型壳制备是EPS模复合精铸工艺的另一项关键手艺，国表里采取的是全硅溶胶加紧制壳工艺，制壳成真相对较高，并且国表里都请求了专利守护。东风精铸公司现在制壳采取的是硅溶胶-水玻璃复合型壳工艺，制壳成本较低，铸件表面粗劣度餍足手艺请求，但型壳强度比全硅溶胶型壳低。过程在涂估中加增强剂，抬高现工艺型壳强度是对照可行的计划。经实验及批量考证断定的制壳工艺见表3。

表3制壳工艺参数

制壳层数普遍为三层半至四层半，比保守精铸型壳增加三层，型壳厚度仅为原工艺的一半，制壳材料可增加50%，制壳做事强度可消沉40%，翻新成效显著。

4失模和焙烧工艺协商

4.1EPS模加热温度与尺寸改变特点

熟悉EPS模随温度抬高其尺寸改变的规律，是订定公道的高下温失模工艺的前提前提。过程游标卡尺测出EPS试样在各温度点的尺寸值，并绘出响应的膨胀与萎缩弧线。测试进程采取的试样尺寸为20mm×20mm×25mm，密度为35kg/m3。

图4EPS模膨胀与萎缩弧线

从图4的弧线能够看出，EPS试样在80℃左右开端膨胀，在℃左近膨胀到达最大值（约15%），以后赶紧萎缩，在℃时萎缩率到达了45%。

4.2失模工艺协商

将EPS模去除去的工艺称为失模工艺，失模是为熟悉决铸件增碳题目，同时能够增加碳弊病。电阻炉（或焙烧炉）焙烧、点燃焚烧、有机溶剂消融都可不同程度到达去除EPS模的宗旨，取舍一种高效经济环保的工艺计划是课题协商的要点。

4.2.1电炉（焙烧炉）失模

该失模可分为“低温失模+高温失模”和直接举行高温失模两种方法。低温失模是指失模温度≤℃的失模进程，失模温度＞℃为高温失模。

EPS模在脱模进程中，其残留的发泡剂受热后体积膨胀，对型壳形成压力而易使型壳破碎，图4所示的弧线也讲解了这一点。由于EPS表面包裹着型壳，以是其膨胀与萎缩特点不绝对与图4所示的弧线一致。表4是三层半型壳低温失模实验成效。

表4三层半型壳低温失模实验成效

表4成效讲解，关于三层半型壳，对照公道的低温失模工艺为计划7：℃进炉，保温20min后升温至℃，再保温20min。

关于四层半的型壳，低温失模无开裂景象，直接放入～℃亦无开裂景象，故四层半型壳可直接举行高温失模。

电炉（焙烧炉）失模的吨成本约为元左右，是一种对照经济可行的失模计划。

4.2.2点燃焚烧失模

该失模计划是直接采取高温火焰瞄准型壳浇口杯处的EPS模，促进其焚烧分解。跟着EPS模的一直分解，高温火源须要由内向里举行调换，保证火焰瞄准EPS模未分解部份，以加速其焚烧分解速率。该工艺失模不绝对，仅合用于形态浅显的零件，无奈产业化运用。图5和图6是一个浅显产物型壳点燃焚烧失模10min后的成效图。

图5浇注系统失模绝对

图6本质无改变

4.2.3有机溶剂失模

思量到成本、环保和效率方面的成分，取舍环保的消泡复原液（由上海沃克环保科技有限公司供给）和价值廉价的香蕉水做为溶剂，将型壳浸泡到溶剂中，使EPS模从浇口杯部份由内向里一直被消融，直到全数被消融掉。

表5两种有机溶剂失模成效

消泡复原液失模成本过高，用香蕉水失模环保性差，以是有机溶剂失模计划弗成行。

归纳对照以上3种计划，最后取舍的工艺计划为电炉（焙烧炉）失模。

4.3焙烧工艺协商

过程焙烧能够绝对将EPS模烧失分解清洁，同时去除去型壳中的的结晶水，使型壳材料部份烧结，抬高型壳的强度和透气性。型壳焙烧与EPS模分解的实验成效见表6。

表6型壳焙烧与EPS模分解实验成效

表6的实验成效讲解，型壳焙烧温度到达℃、保温60min时EPS模能够烧失清洁。

型壳的焙烧温度还会决计其最后强度，进而影响到铸件的尺寸，表6是某产物离别在℃和℃焙烧、保温60min时部份关键尺寸的改变环境。

表7型壳焙烧温度与铸件尺寸成效

从表7的实验成效能够看出，12.8和40两尺寸原形未产生改变，主借使该两尺寸不属于铸件上的布局改变尺寸，孔距62尺寸在℃时比℃平衡小0.39mm，讲解型壳在℃焙烧具备更好的强度。

综闭合述，并参照熔模精铸的现有工艺环境，末了断定型壳焙烧工艺为：炉温℃，保温60min。

5埋砂外型及负压浇注工艺

思量到透气性和砂的回收率，过程实验取舍10～20宗旨镁橄榄石做填充砂。负压设定为0.02～0.04MPa,碳钢浇注温度为～℃。

批量运用成效讲解，采取该工艺举行临盆，型壳无跑火景象，铸件充型完备，内涵品质优于熔模精铸件，制品率在96%左右。

图7是某零件离别采取热壳在线浇注（熔模精铸工艺）与负压浇注内涵品质对照图。

图7铸件内涵品质对照图

6产业化运用成效

EPS模复合精铸工艺从年1月份开端批量投产，首要运用于临盆汽车低合金繁杂碳钢件，累计临盆铸件已高出0t，与保守的熔模精铸比拟，该工艺上风如下：①型壳耐火材料俭省30%～50%、焙烧能耗消沉20%～30%；②制壳做事强度消沉40%；③工艺出品率抬高6%～12%；④浑浊物排放增加80%；⑤吨铸件制形成本增加～元。图5是现场部份批量临盆的EPS模图片，图6是EPS模运用于大件的成效图。

图5EPS模现场临盆图片

图6EPS模运用于大件成效图

图7EPS模复合精铸典范铸件图片

7论断

（1）过程取舍符合的EPS珠粒规格，用国产的半主动成型机，加之高效的EPS模表面管教工艺，临盆的铸件表面粗劣度和尺寸精度可到达熔模铸件程度。

（2）采取水玻璃-硅溶胶复合型壳工艺，过程在涂估中介入高聚物和复合增强剂，能够抬高型壳的强度，比保守精铸型壳增加3～4层，型壳厚度仅为原工艺的一半，制壳材料耗费增加50%以上，制壳做事强度约消沉40%，通俗件制壳效率为蜡模件的2倍以上，大件制壳效率可抬高到原本的3倍。

（3）型壳采取低温失模高温焙烧的失模计划能够保证型壳强度，低温失模工艺为：℃进炉，保温20min后升温至℃，再保温20min；高温焙烧工艺为：炉温℃，保温60min。

（4）采取10～20宗旨镁橄榄石做填充砂，负压为0.02～0.04MPa，碳钢浇注温度为～℃，能够防范型壳跑火，抬高铸件充型能耐和内部品质，铸件制品率与熔模精铸件相当。

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