[发明专利]干式缸体的真空消失模铸造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及铸造技术领域，特别是指一种干式缸体的真空消失模铸造工艺。

背景技术

消失模铸造我国称真空实型铸造，美国人称消失模或气化模铸造，国际上称EPC工艺。消失模铸造是用泡沫模型代替金属或木模，造型后模样不取出，呈实体型腔，即一个与铸件形状完全相似的泡沫模型保留在铸型内，形成“实型”铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型，在浇金属液时，泡沫模型在高温金属液体作用下不断分解气化，产生金属——模型的置换过程，而不象传统“空型”铸造是一个金属液体的充填过程；最终模样气化得到铸件。消失模铸造是20世纪50年代末发展起来的革命性新技术，因其设计制造灵活，生产工序简洁，产品近无余量、精确成形，铸件质量好，生产效率高且绿色环保，并可生产非常复杂的铸件，被誉为“二十一世纪的铸造技术”和“绿色的铸造工程”。

我国有铸造厂或车间二万余个，绝大部分采用传统的砂型铸造，劳动强度大，工人易得矽肺病，环境污染严重，废晶率高；其产品完全靠生产面积扩展：产品质量好坏很大程度依赖操作工人的技术水平，培养一批三级以上造型工队伍至少5-10年。过去消失模铸造在我国一直发展缓慢，其主要原因是许多外部客观条件不成熟，比如生产10万件／年铝合金轿车进气管，从胶粘剂到制泡沫模EPS(铸造用聚苯乙烯粒珠)原材料和生产线设备均要靠进口供应，成本较高，再加上消失模铸造对于大多数企业来讲属于新事物。

发动机缸体、缸盖的制造水平是衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，在很大程度上代表了一个国家汽车工业的发展水平。不断提高发动机功率，降低燃油消耗量和减少尾气排放是汽车工业自身发展的内在需求，也是外部环境的客观要求。铝合金材料的选用使发动机乃至整车的重量得到了有效减轻，促进了汽车工业的发展。但是，汽车技术的进步对原材料、能源的节约和环境保护提出了更高的规范要求，使发动机的比功率(kW/排量·L) 越来越大，导致发动机缸体、缸盖的工作温度普遍提高，许多局部区域工作温度已经超过200℃(正常工作温度为105℃左右) ，一方面，铝合金的力学性能会下降很快，显得不堪重负；另一方面，如此的高温使机油的润滑和导热作用变弱，而铸铁材料在此温度下仍然能正常工作并表现出优异的性能。      目前，解决铝合金在高温及常温下力学性能不高的措施，是在缸体、缸盖连接螺栓处和缸体与轴承盖连接螺栓处进行镶铸灰铸铁，以加固螺纹件或灰铸铁连接板。这样做，一方面增加了铸造的技术难度和零部件的重量，使制造成本上升；另一方面由于铝合金与灰铸铁的膨胀系数有差别，所以在发动机工作情形下容易产生疲劳裂纹和镶铸件的松动缺陷。

纵观铸造产品成形的全过程，铝合金的耗能要比铸铁高；而铸铁产品的防振能力、自润滑能力和高温力学性能远大于铝合金。因此可以预见，普通灰铸铁、高牌号孕育铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁等材质的汽车零部件将越来越多地受到人们的重视。尤其是蠕墨铸铁件，作为一种发动机新材料，蠕墨铸铁与普通灰铸铁相比，抗拉强度提高了约75%，弹性模量增加近40%，疲劳强度几乎是灰铸铁的2 倍，用蠕墨铸铁取代灰铸铁生产的发动机缸体至少可减轻重量10% ，同时大大降低了疲劳变形和柴油机的污染物排放量。国外已在大功率柴油机发动机件上普遍采用蠕墨铸铁材料，其具备接近球墨铸铁的强度，有类似普通灰铸铁的防振、导热能力及铸造性能，且又较普通灰铸铁有更好的塑性和耐疲劳性能。总之，从目前合金材料的实际应用看，铸铁件的力学性能与高温性能可满足汽车发动机未来发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种利用泡沫模样代替传统复杂造型过程实现零件生产的真空消失模铸造工艺。

本发明的技术方案是：

①制作泡塑造气化模；

②组合浇铸系统；

③汽化模表面刷、喷特制耐火涂料并烘干；

④将特制隔层砂箱置于振动工作台上；

⑤填入底砂振实、刮平台 

⑥将烘干得气化模放于底砂上，填满干砂，微振适当时间刮平箱口； 

⑦用塑料薄膜覆盖，放上浇口杯，接真空系统抽真空，底砂紧固成型后，进行浇注，气化模气化消失，金属液体取代其位置；

⑧释放真空，待铸件冷凝后翻箱，从底砂中取出铸件。

生产原理：真空铸造消失模按EPC工艺（消失模铸造工艺）制成泡塑造模型，涂挂特制涂料，干燥后，置于特制砂箱中，填入干砂，三维振动紧实，抽真空状态下浇铸，模型气化消失，金属置换模型，复制出与泡塑模型一样的铸件。