氣化模-負壓鑄造技術關鍵

 
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氣化模-負壓（EPC-V法）鑄造技術的關鍵為制造優質氣化模，配制涂掛性和透氣性好的涂料和負壓工藝等。
（l）優質氣化模制造 
    氣化模在EPC-V法中占有極其重要的地位，其質量優劣直接影響鑄件的質量。目前用于制造氣化模的材料主要是聚苯乙烯珠粒（EPS），要求密度和粒度盡可能小，密度為0.015～0.025g／cm3，珠粒直徑參考值見表1。對于不同的鑄造合金，由于澆注溫度不同，對EPS模型的密度要求也有差異詳見表2。成模發泡時在型腔內要建立一定的負壓，以利EPS珠粒
均勻充滿，獲得表面光潔、密度均勻的泡沫塑料模型。
表1  鑄件壁厚與EPS珠粒直徑關系
鑄件壁厚/mm
EPS原珠直徑/mm
預發泡后珠粒直徑/mm
3～4
4～5
＞5
0.3～0.4
0.4～0.5
0.5～0.6
0.9～1.2
1.2～1.5
1.5～2.5
表2  不同鑄造合金用EPS模型密度參考值
鑄造合金
澆注溫度/℃
EPS模型密度/(kg/m3)
鋁合金
銅合金
灰鑄鐵
鋼
700～780
1030～1260
1370～1450
1590～1650
24～25.6
20～21.6
≤20
≤17.6
（2）耐火涂料
涂料必須具有良好的涂掛性、透氣性和強度。由于涂料涂在EPS模樣表面，在施涂方法上采用浸涂和淋涂，因此EPC-V法鑄造要求涂料在模樣上均勻流布附著并保持足夠的厚度，模組從涂料槽中取出后又要求粘度較快增長。具有這種性能的涂料必須是有一定屈服點值（7～12Pa）和較小觸變性的假塑性流體，才能使涂料具有良好的涂掛性。涂料一般以水作載體，分別以鋁礬土、石英粉、剛玉粉、誥英粉等與不同種類粘結劑如聚乙烯酸（PVA）、羧甲基纖維素（CMC）、聚醋酸乙烯乳液（PAL）、粘土、硅溶膠等配制而成。以PVA、CMC、PAL等作粘結劑的水基涂料具有觸變性，采用膨潤土和CMC配合作用或用＜10μm的細粉來調節涂料的流變性。
由于EPS模型的發氣量大，按EPS模壁厚不同發氣量波動于5～40cm3/g之間，所有這些氣體都必須通過涂料層排出，因此涂料層必須具有良好的透氣性和強度，這是獲得合格鑄件的關鍵。提高涂料透氣性的主要途徑：選用粒度較粗0.1～0.075mm（150～200目）顆粒較集中的耐火骨料、選用多孔的輕質材料作骨料、采用薄層涂料及微波干燥法均可改善涂料的透氣性。
   （3）無粘結劑干砂造型   
該造型法最重要的是要求鑄型具有良好的透氣性、足夠的緊實度。填砂造型時一般選用單篩砂，其粒度推薦值見表3，砂粒呈圓形或多角形的型砂，還必須經振動緊實，以獲得均勻和足夠的堆積密度。對于形狀簡單的部件，一維振動已足夠；對有深腔和凹槽多的復雜零件，要采用三維振動造型來緊實型砂。造型時選擇適當的振動強度。振動加速度在1.5～2.5g范圍內效果最好。
                          表3  型砂粒度推薦值
澆注合金
型砂粒度/mm
負壓造型
常壓造型
鑄鋼、鑄鐵件
鑄鋁件
鑄銅件
0.355～0.28(50～60目)
0.154～0.1(100～150目)
0.154～0.1(100～150目)
-
0.355～0.154(50～100目)
0.355～0.154(50～100目)
（4）鑄型負壓度的控制  
該法澆注及冷卻期間，鑄型必須保持一定的負壓度，其作用為：固定松散的干砂，保持鑄型有足夠的強度、消除澆注時EPS分解產物對鑄件、填砂及環境的污染、控制金屬液的充填。EPC-V法鑄造用的真空系統如圖1所示。
 
正確選擇真空泵的功率和排氣量是保證EPC-V法鑄型維持適當負壓度的前提條件。真空泵的動力消耗可按下式計算：  
                              W＝Kn（V1＋βmQ）
式中  W——水環式真空泵電動機功率（kW）；
      K——動力系數， K≈2～6（kw/m3）；
      n——砂箱個數；
      V1——單個砂箱的體積（m3）；
      β——安全系數（取β＝3～10）；
      m——每個砂箱內的EPS模型質量（kg）；
      Q——EPS發氣量（澆注鋼鐵時，取 Q＝0.5～1.0m3/kg）。
    在實際生產中一般都是依據真空罐上的真空表調節負壓度，為了保證鑄型有足夠的穩定性，要正確選擇初始負壓度，初始負壓度低于0.02MPa時鑄型強度不夠，極容易出現金屬噴濺現象，若高于0.05MPa時又容易產生滲透粘砂缺陷，一般鑄型負壓度控制在0.025～0.05MPa范圍內，澆注薄壁小件可取低值。