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第 1.6 课成形第 1 章 · 铸造

消失模铸造

把金属直接浇在埋在松散砂中的泡沫模样上

消失模铸造把零件的泡沫复制品埋在松散的砂里,再把金属直接浇在上面。热金属使泡沫汽化,并占据它的确切位置。发动机缸体、气缸盖和船外机零件都是这样做的,往往带有复杂的内部通道,用砂型铸造就需要许多砂芯。

金属浇到埋着的泡沫模样上,烧掉泡沫并取代其位置侧剖面:泡沫模样留在铸型中,直到金属到来泡沫模样,已涂层泡沫模样浸入薄薄的耐热涂层12埋入松散的砂中干砂,无粘结剂,靠振动紧实振动台振动3浇注金属泡沫变成气体并逸出倒出砂,零件被提出45泡沫模样熔融金属砂、涂料、设备
消失模铸造 · 涂层、埋砂、浇注三幅图从左到右阅读;圈内数字对应下面的步骤。

工作原理

  1. 制作泡沫模样。 模样由发泡聚苯乙烯珠粒模塑而成,就是一次性杯子用的那种轻质泡沫;单件则手工切割。泡沫浇道被粘上去,复杂的零件可以由几片泡沫粘合而成。

  2. 涂覆涂层。 泡沫浸入一层薄薄的耐火(耐热)涂料中,然后晾干。涂层挡住砂子,但让气体通过。

  3. 埋入松散的砂中。 涂好涂料的泡沫放入砂箱,周围倒入不含粘结剂的干砂。把砂箱放在振动台上振动,砂就被填实到每个凹处。

  4. 浇注。 把熔融金属浇到泡沫浇道上。泡沫在金属前方熔化并变成气体,气体穿过涂层逸入砂中。

  5. 倒出砂。 冷却后,把砂箱倾倒;松散的砂流走,可重复使用。铸件被取出,浇道被切掉。

关键数据

材料
主要是铝合金和铸铁;也有一些钢和铜合金
典型零件
发动机缸体和气缸盖、进气歧管、船外机壳体、泵体和阀体、艺术品
零件尺寸
从不到 1 kg 到几百公斤
精度
100 mm 的特征约 ±0.3 至 ±0.5 mm
表面质量
Ra(平均粗糙度)约 2.5 至 25 µm,常能看到淡淡的泡沫珠粒纹理
适合的批量
模塑泡沫可大批量;手工切割泡沫可做单件
模具与设备成本
泡沫用的铝模要几万美元;自动化生产线要几百万美元
速度
冷却需要几分钟到一小时;自动化生产线大约每分钟浇一箱

优点与局限

优点

  • 无需砂芯就能做出复杂形状和内部通道
  • 没有分型线,因此没有飞边
  • 不含粘结剂的松散砂很容易重复使用
  • 几个零件可以合并为一个铸件

局限

  • 每做一个零件,就要烧掉一个新的泡沫模样
  • 易碎的泡沫模样很容易损坏
  • 泡沫残留物可能造成冷隔或积碳等缺陷
  • 批量生产时,模塑泡沫模样需要昂贵的工装

应用领域

  • 汽车发动机缸体、气缸盖、曲轴、歧管
  • 船舶船外机缸体和壳体
  • 泵和阀门泵壳、阀体、管件
  • 机械变速箱壳体、支架
  • 艺术与样件由手工雕刻泡沫做成的单件雕塑和零件

如何识别

  • 表面有淡淡的小圆坑图案,是泡沫珠粒留下的。
  • 零件上任何地方都没有分型线接缝。
  • 泡沫片粘合处有胶线,有时表现为细细的棱。
  • 复杂的内部通道一次成形,没有芯头孔。

对比

观看

Heinrichs Made · 新手演示:雕刻泡沫、埋砂、浇注、成品

Brian J · 小作坊的浇注:从泡沫模样到成品零件

FATA Aluminum · 用消失模生产发动机缸体的工业工厂

Завод АКС, ЛВМ и ЛГМ технология литья · 自动化生产线:砂箱、紧实砂和浇注

查看实拍照片

记住

  • 泡沫模样从不取出:金属把它烧掉。
  • 松散、不含粘结剂的砂和没有分型线,让铸型很简单。
  • 非常适合发动机缸体这类复杂的一体式零件。

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