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消失模模具应用的现状及发展趋势
【摘要】：实型（消失模）铸造在我国虽已有３３年历史，但真正获得较快发展的是８０年代末中国铸造协会实型铸造专业委员会成立（当时仅１８家会员单位）后，尤其是近几年发展更为迅速。据不完全统计，现今在我国从事这项新技术研究和应用的约有１１０余家单位，是１９８８年中国铸造协会实型铸造专业委员会成立时的６倍。其中：研究院所和高等院校有１４家，消失模铸造原辅材料和专用设备生产厂点有１５家。１９９７年中国实型（消失模）铸件产量近２５８００ｔ，比１９９５年产量增加１倍（其中９８％是黑色金属铸件），但仅占现有生产能力的１６％；可见，中国消失模铸造的发展前景是十分可观的。自20世纪80年代以来,快速制造(RM)技术一直保持着迅速发展的势头。首先概要地分析了这种高新技术之所以持续发展的原因,然后介绍了快速制造技术的最新进展,最后分析了快速制造技术的发展趋势。这些新成果、新进展必将使RM技术成为21世纪现代制造技术的主要发展方向之一。
【关键词】： 消失模铸造 技术现状 发展趋势
【正文】：
随着中国经济的飞速发展，中国的制造业也得到了快速的、大踏步的发展和壮大。作为制造业重要一环的铸造业也得到了很大的发展。铸造在机械制造业中占有十分重要的地位，铸造技术是国民经济可持续发展的主体技术之一。例如，在机床、泵阀、柴油机等产品上铸造件占80%；电机、煤矿机械等产品占
45%以上；汽车产品占30%。中国汽车制造业的产业政策中，铸件生产被列为重点发展对象。对此，中国铸造界的广大科技人员开展了大量卓有成效的基础理论和应用技术研究，使中国铸造技术水平在众多领域接近或达到国际水平，取得了显著的成绩。 消失模被铸造界誉之为"21世纪的铸造新技术铸造的绿色工程。他是由H F Shroyer于1956年首先试验成功，
A Witmoser教授与Hartman公司合作于1962年开始在工业上应用。初期，消失模铸造技术主要是应用于单件大型铸件的生产， 20世纪60年代至70年代，开发磁型铸造方法， 20世纪80年代以来，确立以真空负压、干砂造型为特征的第3代消失模铸造。中国消失模的发展基本与国外同步，机械研究院和上海机械制造工艺研究所从20世纪60年代中期，开始对消失模铸造进行研究及生产试验。早期主要是应用泡沫塑料板型材，通过刨削、铣削及电热丝切割等方法实现加工，采用粘结剂粘接制作模样，进行消失模铸造的生产， 20世纪70年代上海机械学院等试验了用铁丸作原砂，采用磁场固化"造型的消失模铸造方法， 20世纪80年代中期长春光学机械研究所实验设计干砂负压振动紧实造型简易生产线，进入20世纪90年代，随着中国经济的快速发展，中国掀起了对消失模铸造研究和应用的热潮。
一．中国消失模铸造的应用现状
中国消失模铸造生产厂达100余家。其中一大批工厂利用国产设备和技术，建成年产几百吨至几千吨铸件的简易型生产线及采用机械、液压和电动方式的闭环型生产线，如新兴铸管集团、大连机车车辆厂等，年产达3000～5000ｔ铸铁件生产线，华中科技大学为武钢烧结配件加工厂等6家工厂建造的年产千吨铸铁件和铸钢件生产线。也有一些工厂引进国外先进设备和技术，如第一汽车厂轻型发动机厂从美国福康公司引进造型用振动台、生产ＥＰＳ模的预发泡机和成型机及发泡模具，国内配套组成生产线，生产汽车进气管，长沙发动机总厂从意大利法塔铝公司引进自动化消失模铸造生产线生产铝合金缸体、缸盖铸件，赤峰富龙集团铸业有限公司引进日本2条气化模生产线，生产排气管等球铁铸件。近年来，中小企业广泛采用简易生产线或单机型消失模铸造生产工艺，该工艺通常是在铸造工部，设置1台造型用振动台，数个专用砂箱，或设带辊道的砂箱简易输送线，干砂一般采用自然冷却或简易砂冷却装置，另加一套真空系统。该种生产模式花钱少、见效快。生产厂家可依据资金状况选择，
投资少则20～30万，多则几十万和上百万元。目前，中国14家高校和研究单位开展对消失模铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节进行研究开发工作，取得一定的成就，提高中国在这一领域的学术地位和技术水平。
二．消失模模具在消失模铸造中的作用
1.消失模铸造工艺原理简介
消失模铸造是在铸造过程中，模型气化消失，而模型就是造型时用的模样。砂型铸造中将模样取出，在空腔中浇入金属液形成铸件。而消失模铸造是采用特定的泡沫塑料制成模样，然后将其埋入型砂中（一般为干砂或含有粘接剂的干砂），经过一定的处理（主要是振动和抽负压），在浇入金属液，金属液使泡沫塑料的模样逐步软化、液化、分解和气化，直到完全替代泡沫模型，形成模型所形成的空腔--铸件。因此，消失模铸造也称为气化模铸造、实型铸造、无型腔铸造。
2．消失模铸造用模具
消失模铸造的型腔是靠模型来形成的，因此，最终零件的质量将决定于模型的质量。而模型是用成型模具来生产的，因此，成型模具的质量决定了模型的质量，从而最终决定生产的零件的质量。从这种关系来理解，我们就不难看出成型模具在消失模铸造生产中的作用和不可替代的位置。消失模铸造对模具设计的有一些基本的要求：
1）模具必须符合铸件形状、尺寸和表面粗糙度的要求。
2）结构简单，便于制造，修理维护方便。
3）材质选择适当，符合技术要求。
4）选择模具必须与成型方法配合。
5）尽可能使设计标准化、通用化。
三．消失模铸造用模具的应用现状和存在的问题
最近几年，消失模铸造有了长足的发展。与此同时，中国的模具产业也有很大的发展。在这样的大环境下，消失模铸造用模具也有了充分发展的空间。当前，消失模铸造用模具的加工还是多数采用车床加工的老方法，即多采用车、铣、刨、磨等方法。采用先进制造技术的厂家很少。模具的开发过程大多是采用人工手工绘图的方法来完成。采用计算机辅助设计和制造的厂家很少。这一点在北方或在中小企业中尤其如此。消失模铸造用模具应用中所存在的几个问题：
1．模具设计的计算机辅助化程度低一般工厂企业的消失模用模具的开发设计多采用手工制图的方式来完成，效率比较低，设计周期比较长，对设计人员的技术要求是比较高的。因此，如若本企业没有合适的设计人员，那么将在很大的程度上阻碍企业的新产品开发和研制，从而导致企业的产品的更新能力低下，影响企业的综合竞争能力，影响企业的进一步的发展。
2. 模具加工的高新技术含量低下，加工的专业化程度低一般工厂企业的模具加工多采用老式的机床来加工，加工的精度和质量都不是很高，而且比较浪费原料，使得模具加工的成本提高很多。也有采用先进的数控加工中心进行模具的加工和制造的，但是，其专业化程度也不是很高。所以，走高精度、专业化的道路是一条必经之路。
3．模具的标准化、通用化程度低现在，
消失模铸造用模具的生产，基本上是各自为战的局面。因此，模具的标准化、通用化程度低也就是必然的了。因此，有关方面尽快建立消失模铸造用模具的标准化、通用化的协议，已经是一个亟待解决的问题。只有这样，才能使消失模用模具的加工、制造和使用走上一个良性发展的道路。
四．对消失模铸造用模具的几点发展建议
1．用先进的信息技术、快速原型制造技术、数控加工技术等高新技术，进一步改造和提升模具的设计和制造水平。以微电子、光电子、计算机、网络通讯与软件技术为代表的信息化
技术，是当代高新技术发展的一个热点领域，正在深刻地改变着铸造产品的结构、模具的制造方式和经营管理。用信息技术改造和提升模具产品的生产技术、制造水平和管理水平，对提高铸造企业的核心竞争力、市场竞争力、劳动生产率和经济效率起着关键的作用。
2．调整模具产品的结构，大力发展精密、复杂、长寿命的模具。目前我国的铸造用低档次模具已经供大于求，而且也已经不能满足市场和企业生产的需要。中档次的铸造模具还是基本上能满足要求，也基本上供需平衡。而未来的发展方向必定是质量好、复杂、精密、长寿命的高档次的模具。
3．在模具和制造领域，将大量采用快速制造技术和并行环境下计算机模拟仿真，从而大大缩短模具的生产时间，实现铸件的快捷生产。所谓快速制造技术即采用快速原形制造技术 (RPM)提供的原型与精密铸造技术结合，以超乎寻常的速度制造出精确的模具铸件。并行环境下的计算机模拟仿真即RationalProduct/Pro-cessDesign(简称RP2D)新方法，即在设计产品及进行性能分析的同时，可以通过STEP图形信息传递与交换，同时进行铸造工艺CAD，铸件成形过程仿真 (CAE)以及铸造工装的CAD/CAM，当产品设计完成，铸件的生产准备工作也同时完成，这样就大大缩短了铸件投放市场的时间。发泡成型模具和模片粘合用胎具是制模工序中最关键的工艺装备。对于缸盖、缸体等复杂铸件的模具应采用CAD/CAM 来完成。单靠铸造工程师的努力是不够的，需要将铸造专家、机器设计师、零件加工方面的工程师和数控加工技术专家组织起来，分工合作，共同攻关，创建先进实用的模具CAD/CAM 系统。完善制模技术，需要进行大量的试验和生产实践。
消失模近净成形铸造工艺技术及应用
李润生
（中天创展球铁有限公司 佛山顺德 528313）
一 消失模铸造概述
在我国已有几千年历史的传统铸造，主要用来生产机械零件的毛坯件，尽管发展到现在，也出现了许多新的方法，但是目前生产上应用最普遍的仍然是发展较早的砂型铸造。
手工砂型铸造通常又被称之为翻砂。它必须借助于铸模（用木材或金属制成），才能将型砂制成的需形状的铸型，但是这类用木材或金属制成的模样，必须在浇注前从铸型中取出，否则就无法浇注。因此，这种工艺显得特别复杂，工序多、劳动强度大、生产周期长、成本高，而且铸件精度不够理想，表面较粗糙，加工余量大，甚至对于某些复杂的零件还无法实现活块整体铸造，这就成了砂型铸造的致命弱点。
为了改善砂型铸造的状况，人们作了不少努力，近代高速粘土湿砂射压造型和静压造型的应用，呋喃树脂自硬砂，有机酯硬化和微波加热水玻璃砂的应用，达到砂型铸造的先进水平。但是对于那些单件小批量、形状较为复杂的大中型铸件、大批量生产的复杂铸件如何来实现“高效、优质、清洁、低成本、高精度、”的生产要求，成了铸造工作者急待解决的重大课题。在消失模铸造法出现之后，这个问题得到了解决。消失模铸造是一种近无余量、精确成型的铸造方法，被铸造界的权威人士称为“21世纪的铸造工艺革命”和“最值得推广的绿色铸造工程”。
消失模铸造与传统的粘土砂铸造的主要工艺流程比较如下图：
消失模实型铸造法、干砂负压铸造法分别代表了消失模铸造发展的两个阶段，也是当前世界各地广泛使用的、已相互独立的两种铸造方法。
实型铸造法（FM法）：就是用泡沫聚苯乙烯模代替铸模进行造型，其方法主要是用化学自硬砂造型，模样不取出呈实体铸型，浇入金属液，模样气化，而得到理想铸件的一种铸造方法。该法的工艺过程是将泡沫塑料制成的模样，置入砂箱内填入造型材料后夯实，模样不取出构成一个没有型腔的实体铸型，当金属液浇入铸型时，泡沫塑料模在高温金属液的作用下迅速气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模样所占据的位置，冷却凝固成与模样形状相同的实型铸件。目前用化学自硬砂作为填充材料的实型法适用于生产单件中大型铸件。以下是呋喃树脂砂FM法主要工艺流程：
干砂负压铸造法（EPC法）：干砂负压铸造法是将真空密封造型法与实型铸造进行工艺嫁接而形成的一种新的铸造方法，因而它保留了真空密封造型法和实型铸造的主要优点，克服了它们各自的缺点和局限性。这不仅是实型铸造技术的新突破，更是实型铸造法的新发展。在干砂填充成型法基础上，采用负压浇注，不仅利用砂箱内外压差使干砂紧实，还保证了泡塑模在真空下气化，这样所产生的气体量大大减少，产生的气体也能及时和有效地排放。由于金属液被浇注进入真空状态下的型腔，因此铸件表面精度很高，同时简化了造型操作，无须混砂工序，铸件容易落砂清理，极少粉尘污染，减少了气孔以及根除了由粘结剂等添加物引起的铸造缺陷。该方法已成为消失模铸造的最重要方法。EPC法工艺流程如下：
生产工序的减少和操作内容的简化，为消失模铸造提高生产率、减轻劳动强度创造了有利条件。并且由于铸件近无余量净成型，清砂极为简便，从而大大减小了铸件重量，最大限度地排除了粉尘污染，因此又成为铸造行业节能减排的先进工艺技术之一。
以上两种铸造方法虽然造型方法或造型材料不同，但其本质特征是相同的，即采用泡沫塑料模取代了原来的空型腔呈实体的铸型，并且在浇注过程中泡塑模样是随金属液的推移而逐渐地被气化消失，模样和金属液同时存在，使铸型始终保持呈实体的状态，直至浇注完毕，模样完全被金属液所取代。因而在许多铸造工艺和技术要求上基本都是一致的，例如塑料模制造、涂料等。但不同之处是：FM法1）模样不用模具成形，而是采用市售的泡沫板材，用数控加工机床分块制作，然后粘合而成。2）通常采用树脂自硬砂或水玻璃自硬砂作充填砂；而EPC法1）模样在模具中发泡成形。2）用干砂填充砂箱。3）用真空泵抽负压成实体铸型。
另外，也有部分国内文献称以上铸造方法为气化模铸造、无型腔铸造等。实际上，泡沫塑料模在浇注过程中并非都是气化过程。在浇注过程中，泡沫塑料的变化包括软化、熔融、气化和燃烧等一系列物理化学现象，在很多情况下，气化过程并不是主要的（如实型铸造）。同样，对很多复杂铸件（如柴油机缸体）也很难做到无型腔，因此，气化模铸造、无型腔铸造的称呼是欠妥的。为避免混乱，美国铸造协会称之为消失模铸造，并作为该工艺的名称。
二 消失模铸造工艺特点
（一） 实型铸造法
用化学自硬砂填充放入泡塑模的砂箱，放模填砂紧实是造型操作的要点。因为泡塑模质轻易变形，放入砂箱时要垫住中间悬空部位，一层一层地先四周后中间填砂，死角凹位
要填到位并插实。对不易填实的内孔、窄槽，插入相等尺寸的芯柱或芯块紧固。一般泡塑模全部放在下型，填好砂硬化后放上上砂箱，接入冒口，浇口等形成上型。无需取出模样，就可等待浇注。
涂料选用专用商品系列涂料，要求透气性、涂挂性，强度要高。涂层厚度铸件厚壁处可涂厚一些，以铸件表面不产生粘砂为合适，可以用手工刷涂或喷淋涂等方式。泡塑模上涂料后在约55℃以下的气氛中烘干4~8小时。
浇注系统可采用顶注、侧注、底注或多层浇口的方式，浇道用陶瓷管组合驳接或直接用泡沫材料组成。根据铸件的结构和工作面选择浇口位置十分重要，设置不当会引起缩孔、粘砂、气孔、碳黑及皱皮等缺陷。由于浇注时泡沫燃烧汽化产生大量黑浓烟污染环境，因此不推荐用明冒口和散气片，最好采用暗冒口以及提高透气性的方法排气。合理设计浇冒系统可大大消除由泡沫不完全汽化引起的残留碳和缩孔、疏松等常见铸造缺陷。
1. 工艺技术指标
消失模实型铸造是一项近净成型铸造工艺，与普通砂型铸造相比，铸铁件表面粗糙度降低1~2个等级，达到Ra ≤12.5μm；机械加工余量减少30~60%，最多为1.5至2.5mm，对某些零件甚至可以不加工；铸件尺寸精度达到CT 7~9，铸件壁厚偏差能够控制在-0.15~+0.15mm之间。铸件重量减轻10~20%；金属利用率（加工后成品重量/铸造毛坯重量）可达94~97%，降低了能耗。插入小芯可铸出φ3—5mm小孔，直径大于6mm的浅盲孔可直接铸出。所以，消失模实型铸造是很值得推广的半精密铸造模具制造方法。
2. 铸造实例
覆盖件的成形过程分若干工序完成，如汽车前围外板就经过落料、拉伸、修边冲孔、冲窗口整形、翻边翻口工序，需要多套独立模具或组合模具。目前汽车覆盖件冲模及家电产品外壳冲压成形模需求量十分巨大，而消失模近净成型铸造方法可解决供不应求的瓶颈问题，它大大降低了生产成本，缩短制作周期，减少模具的后续机械加工量。以下生产铸铁汽车及五金冲压模具的若干实例，材质有高强度灰铸铁，合金铸铁和球墨铸铁以及特种合金高性能球铁，重量5吨以上，目前最重可达15吨。
图1. 拉伸模EPS泡塑模样
图7. 已精加工的汽车覆盖件冲模
图2. 冲压模EPS泡塑模样
图
4. 模架模样上涂料
目 录
摘 要 .................................................... 1
绪 论 ................................... 错误！未定义书签。
第一篇：消失模的概述 ........................................... 3
1.1什么是消失模铸造 ...................................... 3
1.2消失模铸造工艺分类...................................... 3
1.2.1用板材加工成形的气化消失模铸造.................... 3
1.2.2用模具发泡成形的消失模铸造........................ 3
1.3消失模铸造的工艺流程 ................................... 4
1.3.1预发泡............................................ 4
1.3.2模型成型.......................................... 4
1.3.3模型簇组合 ....................................... 4
1.3.4模型簇浸涂........................................ 4
1.3.5浇注.............................................. 4
1.3.6落砂清理.......................................... 5
第二篇：消失模的发展 ........................................... 6
2.1消失模铸造的发展简史 ................................... 6
2.1.1国外消失模铸造发展的简史.......................... 6
2.1.2消失模铸造在中国的发展简史........................ 6
2.2消失模铸造发展中存在的问题及对策 ....................... 7
2.2.1消失模铸造发展中存在的问题 ....................... 7
2.2.2存在问题的原因.................................... 7
2.2.3解决对策.......................................... 8
2.3消失模技术的发展趋势和方向 ............................. 9
2.3.1发展趋势.......................................... 9
2.3.2发展方向 ........................................ 9
第三篇：消失模的特点及应用 .................................... 10
3.1消失模铸造的主要特点................................... 10
3.2消失模铸造的主要优点................................... 10
3.3消失模铸造的应用范围 .................................. 12
3.4我国消失模铸造的应用现状............................... 13
3.5消失模铸造的专用设备和关键技术......................... 14
3.5.1专用设备 ...................................... 14
3.5.2关键技术........................................ 14
总 结 ................................................... 16
致 谢 ................................................... 17
参考文献 ................................................... 18
【 摘要】
消失模铸造又称为干砂实型负压铸造，国外称之为EPC(Expendable casting proces简称EPC)，是目前国际上最先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为21世纪绿色铸造。
消失模铸造是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
消失模铸造是泡沫塑料模采用无黏结剂干砂结合，抽真空技术的实型铸造(简称FM)由于这种铸造方法投资少，成本少，铸造尺寸精度高和表面光洁，大大降低劳动强度和改进作业环境实现铸造车间清洁生产，近年来发展很快成为今日铸造的热点。
【关键词】：消失模，铸造，发展，问题对策
【Abstract】
EPC is also known as solid-type vacuum dry sand casting, foreign call EPC (Expendable casting proces referred to as EPC), is currently the most
advanced casting process, known as casting in the history of a "revolution" domestic and international calls in the 21st century green casting.
EPC is a similar size and shape with casting wax or foam model of bond portfolio into a model cluster, brush fire resistant paint and dried, buried in dry sand in the shape of vibration, the negative pressure casting, the model
gasification , occupies the liquid metal model location, solidified after cooling to form a new casting method of casting.
EPC is a no-adhesive foam mold with dry sand, vacuum technology, solid casting (referred to as FM) less investment because of this casting method, cost less, casting dimensional accuracy and surface finish, greatly reduce the labor intensity and improve the operating environment to achieve cleaner
production foundry, rapidly developed in recent years become a hot cast today.
【Keywords】: lost foam casting, development, Problems and
Countermeasures
绪 论
目前我国消失模技术还处在较低的水平上在铸造复杂程度上以及质量水平方面。在技术程度性，商品化以及机械自动化程度等方面与先进工业国还有较大差距。先进工业化国家已经成功的大批量生产了汽车的四缸体，缸盖等复杂铸件，生产率达180型/小时。而我国目前稳定投入生产的仅仅是一些排气管，壳体类等比较简单的铸件，生产率仅30型/小时以下。所生产铸件的精度和表面粗糙度也有相当大的差距，但是消失模铸造这项新技术在我国的发展前景是非常乐观的。
1958年,美国的H.F.shroyer发明了用可发性泡沫塑料模样制造金属铸件的专利技术并取得了专利(专利号USP2830343)。最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的.采用粘土砂造型,用来生产艺术品铸件。采用这种方法,造型后泡沫塑料模样不必起出,而是在浇入液态金属后聚苯乙烯在高温下分子裂
解而让出空间充满金属液,凝固后形成铸件。1961年德国的Grunzweig和
Harrtmann公司购买了这一专利技术加以开发,并在1962年在工业上得到应用。采用无粘结剂干砂生产铸件的技术由德国的H.Nellen和美国的T.R.Smith于1964年申请了专利。由于无粘结剂的干砂在浇注过程中经常发生坍塌的现象,所以1967年德国的A.Wittemoser采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型材料,用磁力场作为"粘结剂"。这就是所谓＂磁型铸造＂。1971年,日本的Nagano发明了V法(真空铸造法),受此启发,今天的消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。在1980年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国"实型铸造工艺公司"(Full Mold Process,Inc)"的批准。在此以后,该专利就无效
了。因此,近20年来消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。
第一篇：消失模的概述【什么是消失模,】
1.1、什么是消失模铸造
消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料模型粘结组合成模
型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在一定条件下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所需铸件的方法。 对于消失模铸造，有多种不同的叫法。国内主要的叫法有“干砂实型铸造”、“ 负压实型铸造”，简称EPC铸造。国外的叫法主要有：Lost Foam Process (U.S.A)、 P0licast Process(Italy)等。 与传统的铸造技术相比，消失模铸造技术具有与无伦比的优势，因此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。
消失模铸造又称为干砂实型负压铸造，国外称之为EPC(Expendable casting proces简称EPC)，是目前国际上最先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为21世纪绿色铸造。
1.2、消失模铸造工艺分类
1.2.1、用板材加工成形的气化消失模铸造
用板材加工成形的气化模铸造的主要特点是：
(1)模样不用模具成形，而是采用市售的泡沫板材，用数控加工机床分块制作，然后粘合而成。
(2)通常采用树脂砂或水玻璃砂作填砂，也有人采用干砂负压造型。
这种方法主要适用于中、大型铸件的单件、小批生产，如汽车覆盖件模具、机床床身的生产等。通常称这种方法为 Full Mould Casting，简称FMC法。
1.2.2、用模具发泡成形的消失模铸造
用模具发泡成形的消失模铸造的主要特点是，模样在模具中成形和采用负压干砂造型。它主要使用于中、小型铸件的大批生产，如汽车和拖拉机铸件，管接头，耐磨件的生产。通常称这种方法为Lost Foam Casting，简称LFC法。
1.3、消失模铸造的工艺流程
1.3.1、预发泡
模型生产是消失模铸造工艺的第一道工序，复杂铸件如汽缸盖，需要数块泡沫模型分别制作，然后再胶合成一个整体模型。每个分块模型都需要一套模具进行生产，另外在胶合操作中还可能需要一套胎具，用于保持各分块的准确定位，模型的成型工艺分为两步，第一步是将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度，一般通过蒸汽快速加热来进行，此阶段称为预发泡。
1.3.2、模型成型
经过预发泡的珠粒要先进行稳定化处理，然后再送到成型机的料斗中，通过加料孔进行加料，模具型腔充满预发的珠粒后，开始通入蒸汽，使珠粒软化、膨胀，挤满所有空隙并且粘合成一体，这样就完成了泡沫模型的制造过程，此阶段称为蒸压成型。成型后，在模具的水冷腔内通过大流量水流对模型进行冷却，然后打开模具取出模型，此时模型温度提高且强度较低，所以在脱模和储存期间必须谨慎操作，防止变形及损坏。
1.3.3、模型簇组合
模型在使用之前，必须存放适当时间使其熟化稳定，典型的模型存放周期多达30天，而对于用设计独特的模具所成型的模型仅需存放2个小时，模型熟化稳定后，可对分块模型进行胶粘结合。分块模型胶合使用热熔胶在自动胶合机上进行。胶合面接缝处应密封牢固，以减少产生铸造缺陷的可能性。
1.3.4、模型簇浸涂
为了每箱浇注可生产更多的铸件，有时将许多模型胶接成簇，把模型簇浸入耐火涂料中，然后在大约30～60℃的空气循环烘炉中干燥2～3个小时，干燥之后，将模型簇放入砂箱，填入干砂振动紧实，必须使所有模型簇内部孔腔和外围的干砂都得到紧实和支撑。
1.3.5、浇注
模型簇在砂箱内通过干砂振动充填坚实后，铸型就可浇注，熔融金属浇入铸型后(浇注温度铸铝约在760℃,铸铁约在1425℃，模型气化被金属所取代形成铸件。图1.1所示是消失模工艺的砂箱和浇注示意图。在消失模铸造工艺中，浇注速度比传统空型铸造更为关键。如果浇注过程中断，砂型就可能塌陷造成废品。因此为减少每次浇注的差别，最好使用自动浇注机。
1. 消失模铸造的界定
最早使用泡沫模型制造金属铸件的方法是美国人H.F斯洛伊
(Shroyer)在1958年4月15日获得的美国专利(专利号：2830304)。这一天是铸造史上具有跨时代意义的日子，我们应该把这一天视为消失模铸造纪念日。
在Shroyer的专利中，他描述的是用聚苯乙烯(EPS)泡沫板手工拼接泡沫模型，用粘结砂使之固定进行金属液体浇注的过程。
这种在当时令人耳目一新的铸造方法与传统铸造不同的是：粘结砂中不再是空腔，而是实实在在的泡沫模型，所以，称之为实型铸造，也就是所说的FM或FMCP法。
美国人Shroyer的专利被德国人G.哈特曼(G.Hartmann)买断，在泡沫专家A.维特莫塞(A.Wittmoser)的指导下实现了工业化生产应用，并在1962年首先报导了将泡沫模型埋在干砂中生产铸件的方法。这种方法我们称之为干砂实型铸造。
通常，干砂实型铸造只用于低密度和低熔点的铸铝件，这是因为铸铝件在型腔内金属铝液热辐射和对流导热的系数较小，泡沫型和铝液隙的空隙小，所以，干砂不易溃散。
铸铁，铸钢时由于铸态金属的密度大，温度高，热辐射和对流导热强烈，泡沫气化速度快，发气量大，泡沫型和液态金属间的气隙非常大，所以，干砂显得强度低，定型困难，控制不当，易于溃散塌箱，因此，很少用于铸钢和铸铁件的生产。
几乎与德国G.Harttmann报导干砂实型铸造的同时期，日本长野县工业实验所和秋田株式会社发明了V法铸造(Vacuum)。
V法铸造是英文真空密封法铸造的字头，Vacuum是利用塑料薄膜封闭砂箱，抽真空使干砂定型的造型方法。
1980年Shroyer的专利保护期满后，使用泡沫模型做铸造的方法才从垄断中解放出来，得到了迅速发展。聪明的日本人将抽真空使干
砂定型的方法应用到泡沫型铸造上，使消失模铸造和真空铸造得以同时发展，而产生了我们今天共同研讨的，具备泡沫模型，干砂，真空三个工艺条件的铸造方法。
这种铸造方法初始名字很多，如：气化模铸造，负压实型铸造，泡沫模型干砂负压法铸造等等，为了避免多种称谓给描述造成的混淆和误解，1990年夏季，美国铸造协会通过一项协议，将使用泡沫做模型，干砂埋型，抽真空定型的这种铸造方法称为：消失模铸造，简称(EPC)。
通过对消失模铸造发展简史的回顾，我们可以勾勒出这样的一个过程：消失模铸造方法的发展和不断完善，是由泡沫模型湿砂法(FM法)向泡沫模型干砂负压法(FV法)的衍变过程。这种衍变不仅仅是造型方法的衍变，而是工艺原理发生了根本的变化。泡沫模型的消失方式发生了根本的转变。
实型铸造的泡沫模型是在开放条件下，猛烈燃烧消失。
干砂实型铸造多用于铸铝体，泡沫模型以液化方式消失为主。 负压实型干砂(消失模)铸造方法，泡沫模型则是以气化为主的方式消失。
以上所述的三种方法，不仅泡沫的消失方式不同，定型原理也根本不相同，所以，各自对涂料性能的要求也不尽相同。
实型铸造依靠粉结剂使型砂定型，又是开放式浇注，涂料在型砂和液态金属之间主要起隔断作用，防止发生难以清除的粘砂。
不抽真空的干砂实型铸造型砂定型机理相对复杂，这种方法必须由模型底部注入金属液，液态金属依靠其静压力充型，在液面不断上升的过程中通过辐射的导热方式，把携带的热量传递给泡沫模型，泡沫受热后迅速收缩，液化并滴落在液态金属层表面。滴落在液态金属表面的液态泡沫材料受到更高温度的作用，迅速气化产生高压气体。气隙间隙的型砂就是依靠气体的高压维持模型腔的形态。
金属液面不断的以上凸的形态上升，液态的泡沫物瞬间就会被挤压在液态金属和涂层之间。为避免铸造缺陷的发生，这种方法要求涂层有良好的润湿性能，吸收泡沫模型的液化物，并在液态金属压力的作用下使泡沫模型的液化物排除型腔，进入砂型间隙。
在液态金属高温的作用下，液态泡沫在排出的过程中不断地气化进入外围的砂子间隙，此时，气化泡沫物的遇冷又凝结成液态物质，使型砂粘结定型。
在抽真空的状态下，大气产生的压力差使型砂紧实的如同石块一样坚硬，本文讨论的是具有泡沫模型，干砂，抽真空三个工艺条件的消失模铸造方法所使用涂料的相关问题。
笔者认为，使用泡沫型铸造的方法有三种，虽然泡沫模都消失，但在我国的氛围，只有具备泡沫型，干砂，真空三种工艺条件的铸造方法才应该称之为消失模铸造。
2. 消失模铸造目前有三种工艺方法
消失模铸造自上世纪八十年代初进入我国以后，曾经历了很长一段时间的浑沌期，行业内曾流传着一句话：看似简单的消失模铸造，一看就会，一做就废!
作为一门独立的技术方法，消失模铸造应该有属于自己的理论基础，正是因为我们忽略了对消失模铸造特有理论的研究，很长一段时间借用传统铸造的理论解读消失模铸造，才使我们进入了与实际截然性反的误区。
当我们给自己提出消失模铸造应该研究什么的课题时，我们才发现，消失模这个名字起的很贴切!非常之好!三个字就罩定了主题!
简单的说，要研究模消失过程中的三个问题：模消失的方式，模消失的时间，模消失的量。
2.1消失模铸造模的消失方式
消失模铸造的模是以碳、氢元素为主的化合物，它的消失方式有
两种。
1) 气化消失;
2) 燃烧消失。
消失模铸造浇注过程中如果液态金属能封闭住直浇道，不使空气进入型腔，在高温无氧的条件下模型的泡沫材料就会由大分子裂解成小分子，由固态转变为气态通过涂层被真空吸走排出。
如果浇注的过程中有空气被吸入型腔，泡沫材料就会发生猛烈的燃烧。这个常识我们每个人都有，泡沫燃烧会产生大量的游离碳和碳束。这是因为空气中的氧浓度不充足，活泼的氢原子与氧结合，而使碳游离。游离的碳和碳束溶于液态金属，会发生弥漫性增碳，碳偏析光亮碳，使铸件的材质，品质和加工性能发生改变。
灰口铁和球铁的碳浓度较高，吸碳倾向不明显，碳钢的碳浓度很低，贪婪的吸收碳，泡沫燃烧产生的游离碳就成了铸钢件的致命杀手。所以，早期很少有人能做好消失模的铸钢件，特别小干型铸钢件。
我们知道了游离碳发生的原理，我们也知道了游离碳的危害，我们也知道游离碳的发生不可避免，只要有一种方法能使燃烧产生的游离碳排出型腔，不溶于液态金属里就可以防止增碳缺陷的发生。于是，我们尝试着从冒口中直接浇注，宽敞的冒口通道使泡沫燃烧产生的气体和游离碳得以比较充分排出，解决了铸件严重的增碳问题。开放式浇注方法是从解决排碳入手的，所以，我们称之为消失模铸造的排碳法，多用于需要冒口补缩的厚大件和铸钢件。与此相对应的封闭式浇注方法，是希望创造高温无氧的条件，使泡沫气化消失，所以我们称之为消失模铸造的气化法。
2.2 消失模铸造模的消失时间
消失模铸造模的消失实际上是液态金属对泡沫型的置换。既然是两种物质的置换，在一入一出的时间关系上就有三种表现形式：
A、 液态金属的充型速度快于泡沫模型的消失速度;
B、 液态金属的充型速度与泡沫模型的消失速度同步;
C、 液态金属的充型速度慢于泡沫模型的消失速度。
如果液态金属的充型速度比泡沫模型的消失速度快，先于泡沫彻底消失而充满型腔，液态金属就会淹埋泡沫材料的胶状物，而使泡沫继续气化产生的气体无法排出型腔，凝固在铸件中，产生气孔缺陷，这是我们不希望发生的。我们希望，泡沫材料的消失速度(不论是气化还是燃烧)要与液态金属充型同步或先于液态金属充满型腔之前消失。这样，泡沫型的消失对液态金属的充型毫无影响。所以，我们在总结消失模铸造浇注系统设计原则时，提出了要控制直浇道的截面积，平衡液态金属的给进速度和泡沫型的气化速度。最好的方法就是先把泡沫模型烧掉或是先点燃。
江西丰远铸钢赵光总经理在浇注不锈钢铸件时，大胆的尝试了先把泡沫模型烧一下，继而浇注钢水的方法获得了成功，开创了国内消失模铸造先烧后浇方法的先河。这种方法的目的是创造液态金属置换泡沫模型的时间差，我们称之为空壳铸造。
2.3 消失模铸造模的消失量
这个问题会在其它文章中专门讨论。本文只综述几个概念，在消失模铸造工艺中，我们希望泡沫型彻底的消失，不留下任何痕迹。消失模铸造的气孔缺陷，增碳缺陷，皱皮缺陷等特有缺陷，都是消失模铸造的模，在消失过程中留下的痕迹。我们通称为：气化缺陷。
气化缺陷克服的措施是一致的，概括的说是七个字：一低、二高、三透气。即：使用密度较低的泡沫模型，温度较高的铁水和通透性能良好的涂料。在这段文章里我们概述了消失模铸造发展到今天所产生的三种工艺方法和理论基础，三种方法是：
1)消失模铸造气化法“封闭式浇注”;
2)消失模铸造排碳法“开放式浇注”;
3)消失模铸造空壳法“先烧后浇”。
消失模铸造，因其多快好省绿色环保而且有强大的生命力，特别是进入新世纪以来，发展更有破竹之势，国内到底有多少家铸造企业采用该技术组织生产，谁也无法做出准确的统计，我们山东省不应低于200家，江苏一个县级市就有30多家简易消失模企业，东北三省、河南、河北、湖南、湖北等铸造大省有很多砂铸企业、精铸企业，也上马了消失模铸造，更有一些新上企业。上述多数企业没有通过规范的铸机公司和专业化的技术公司指导，也未与学会及协会有任何联系，简单上马，埋头苦干，使消失模铸造众多的技术优势得不到发挥，有的消失模铸造企业五年搞不定一个粘砂问题，清理人员占生产人员的1/3以上，产品粗糙，效率低下，浪费人财物力。消失模铸造精确成型，近无余量，附合铸件轻量化、精确化、复杂化的历史趋势。其知识涵盖机械、化工、冶金、铸造、计算机等多学科。由于干砂造型、实型气化型壁负压等客观条件的改变，大大减化了生产工序，缩短了
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