消失模铸造工艺无冒口生产发动机多缸缸体1 前言 http:/www.sxxiaoshimo.com 消失模众所周知，消失模铸造(简称 EPC)是一种近无余量、精确成型并且容易实现清洁生产的全新技术，也是一门集塑料、化工、机械、铸造为一体的综合性多学科的铸造新技术系统工程。自 80 年代初，EPC 技术开始广泛应用于工业生产，尤其是在我国各行各业中得到了飞速的发展。在汽车行业，所生产的产品有铝合金（如进气岐管、缸体、缸盖等 ） 、铜合金、铸铁（如曲轴、缸盖、变速箱体、排气管等）和铸钢。国内外的生产实践显示了该技术独特的优越性，EPC 工艺被誉为21 世纪的新技术 ， 铸造界中的绿色工程。2 发动机缸体工艺特点缸体和缸盖是发动机制造难度较大的铸件，属于薄壁复杂件，具有尺寸精度和表面质量要求高，水套及油道还需进行压力试验等工艺难点。以往采用传统的粘土砂铸造工艺生产，劳动环境太差，劳动强度又大，用人多，成本高。采用树脂砂工艺生产，虽然造型环境有所改善，劳动强度有所降低；但浇注时，烟气很大，气味难闻，成本更高。采用消失模铸造，可以提高尺寸及表面质量，降低成本等，这种新工艺与传统工艺相比具有明显优势精度。3 消失模铸造工艺生产发动机缸体工艺分析首先要对发动机缸体进行严格认真的工艺分析。缸体造型时在砂箱中放置的位置和形式，一箱浇注几件；浇注系统，一个浇口杯和直浇道浇注几件，内浇口设在什么位置；采用什么形式浇注系统，一个浇口杯的浇注时间是多少等。为缸体生产线的设计和模具的制造提供必要的技术参数。4 发动机缸体生产线的设计发动机缸体绝大多数都是批量或大批量生产。生产线的生产设计能力大多数都在 5000t/a 以上到 10000t/a。经过仔细计算，我们设计为闭式步进生产线，每小时可以造型 68 箱。以495(103Kg/件) 缸体为例，一箱设计 2 个浇口浇注 4 件，工艺出品率为89%。砂处理系统是选用节约型消失模砂处理系统，采用PLC 控制。每小时处理型砂 30t 左右，型砂温度45。烟台市丰玉工业有限公司 蔡明湖 李云雷济南顺鑫消失模铸造技术有限公司 （http:/www.sxxiaoshimo.com 消失模） 张秉才生产线三维模似图5 发动机缸体模具设计EPC 铸造是一种精确成形的先进制造技术。获得精确铸件的前提条件是提供大批量的密度低、表面光洁、尺寸精确的EPS 模型。EPS 模型制造是 EPC 铸造的关键技术之一。要达到上述要求就必须有高质量的模具。EPS 模具制造不仅要选择技术力量雄厚、设备先进、诚实守信的 EPS 模具制造商。而且还要与制造商进行充分的信息交流。根据缸体铸造工艺经验，为解决清砂及水套、油道渗漏问题，通过与模具制造商的研究决定了缸体的分型方案，以 495 缸体为例，总体为对称分型，成两件主体模片，保证整体强度，便于造型。白模模片图（三维）6 EPS 模型制造消失模铸造的成败，5060%取决于 EPS 模型。怎样才能获得密度低、表面光洁、尺寸精确的 EPS 模型呢？6.1 EPS 材料的筛选19901992 年我们在赤峰搞消失模工业化生产时，在国内找不到适应消失模铸造的可发性聚苯乙烯珠粒。只好花用 60 万元一吨从美国进口和 25 万元一吨从日本进口。当前国内有适应消失模铸造技术要求的各种规格型号的可发性聚苯乙烯珠粒，生产厂家也有许多。根据发动机缸体特殊情况，经过精心筛选试用，我们选择了嘉昌牌 B107 型号的 EPS 作为制作 EPS 模型的原材料。6.2 EPS 珠粒的预发我们将 EPS 模型密度严格控制在25g/L 范围。要想达到这个技术要求，就必须严格控制 EPS 珠粒的预发密度。我们把EPS 珠粒的预发密度严格控制在 2021g/L 之内，只有这样才能保证获得25g/L 的模型密度。6.3 EPS 模型的精整和组合EPS 模型充分时效后要精心修整，去除毛边和飞刺，修补被损坏的表面，修平结合面，并兼有检查功能。将精修完全合格的模块、浇注系统等利用冷胶或热熔胶粘合成模型组。所有结合部都要粘结牢固，利用专用的双面胶带纸严格密封。7 涂料涂层消失模铸造的成败，30%左右取决于 EPS 模型涂料。我们使用的涂料是经过二十多年若干生产厂家在消失模生产过程中应用过的许多种涂料的总结和综合。7.1 涂料骨料涂料的骨料对涂料性能的影响极大，对消失模铸造的成败很关键。我们是选择润湿性很好的原料作为骨料的，而且是复合骨料。这样一来，不仅涂料易于脱落，而且透气（广义）性高，EPS 气化、燃烧的残留物容易通过涂层溢出，避免铸造缺陷的产生。7.2 涂料粘结剂粘结剂对涂料的工作性能和工艺性能作用极为重要。我们采用的是无机粘结剂和有机粘结剂联合应用的复合型粘结剂，既能保证涂料的强度（低温、高温） ，又能使涂料具有很高的高温透气性，利于 EPS 的残留物溢出涂层外，容易获得无铸造缺陷的铸件。钠基膨润土即是无机粘结剂，又是极好地悬浮剂。7.3 EPS 模型涂层涂料涂层不仅增加 EPS 模型的刚度和强度，而且把 EPS 模型与型砂隔离开，使铸件不会产生粘砂。涂层厚度不能太厚也不能太薄，我们严格控制在0.81.5mm。不然起不到它应有的作用。8 浇注系统对于结构复杂壁又薄的发动机多缸缸体来说浇注系统的设计尤为重要。一是浇注系统形式，二是内浇道设置位置。缸体铸件的浇注系统我们是采用封闭式的，即FzF hFn 。例如 495 型缸体的浇注系统设计为 1.11:1.11:1，一个浇注系统浇注 2 件 495 型缸体用时在 2223S。缸体铸件内浇道的位置设计是将内浇道设计在瓦口处，采用近似于雨淋式内浇口。同时，将内浇道与缸体模型组合粘结为一体，结合部进行严格密封处理。白模与浇道组合效果图浇口杯、直浇道和横浇道组合为一体，减少箱内组合操作。涂层厚度要控制在1.5mm ，并同时用玻璃丝布进行加固。浇注系统的涂料涂层不仅要厚，而且要提高高温强度。9 真空度和浇注温度缸体铸件在浇注时，我们采用每一箱严格单独控制，保证每一箱的真空度在浇注过程中始终是恒定的。我们控制真空度为-0.04PMa。缸体铸件的最终浇注温度要1420。10 结论采用消失模工艺生产发动机缸体优势是众所周知的。我们采取上述措施生产的缸体铸件成品率95%，经检验合格的铸件加工合格率 100%，没有发现任何铸造缺陷。这些铸件没有设置任何冒口，所以，工艺出品率高达 89%以上。参考文献，略。