2  发动机缸盖消失模铸造工艺孕育铸铁件的生产实践

  2.1  技术要求 

  材质HT250,加铜、铬,0.6∽1.0%Cu,0.3∽0.5%Cr,抗拉强度不低于250 MPA;铸件需经消除内应力处理,硬度为187∽255HBS,硬度差不大于40HBS单位,在气门座孔附近检查;未注明铸造圆角半径为3∽5mm,起模斜度为1∽2度, 未注壁厚为5(+1,-0.5)mm;加工后进行水压试验,在0.4MPA压力下,历时2min不得有渗漏现象。

  2.2   消失模铸造原材料应用 

  珠粒成分为STMMA(80%PMMA+20%EPS), STMMA是属于一种高分子聚合物，在生产反映的同时，使用戊烷作为添加剂，使该产品在应用中可以发泡。而戊烷本身的挥发度为27℃(异戊烷)，所以该产品的保存方式为<15℃以下或直接冷藏，并建立完善的检测手段，要保证预发珠粒在制模时的戊烷含量在8∽9.5%。STMMA原始珠粒直径为0.3∽0.5mm,预发密度为21g/l。热溶胶成分为包含有醋酸乙烯和聚丙烯的聚烯烃塑料碳氢化合物树脂EVA，闪点为232℃,比重为0.92g/cc,固含量为99%.粘度为500cps@121℃,颜色为琥珀色，在82℃以下有足够的 粘结强度。涂料成分为铝硅酸盐耐火原料、软化水溶剂、有机物固定剂、有机物流动性控制剂、灭菌剂。涂料粘浆稀释前最好先拌匀然后放置过夜，搅拌器需具备可变速马达，和一个有相当容量及缓冲板装置的容器。搅拌时不要把空气泡卷入粘浆里。搅拌速度会显著地影响涂层的粘滞性，因此，产生最好效果的理想速度找到以后，应维持使用这一搅拌速度。

  铁合金消失模铸造之所以选用共聚物PMMA作为主要原材料来制造模型，有以下几个方面的原因：①泡沫模型燃烧后在铸件内的碳残留极少（≈0.05%），通常不会对铸件组织造成危害，铸件的成品率较高；②泡沫模型抗变形能力强，弹性恢复性能好(PMMA泡沫模型抗变形弹性复原能力可达到98%以上,而EPS泡沫模型抗变形弹性复原能力只能达到92%)；③由于共聚物PMMA珠粒容易成型的粒径可以更小(最小零件壁厚大面积成型可做到4mm,渐变截面零件最小起始壁厚可做到2mm)，泡沫模型成型能力强，提高了产品模型设计的自由度；④共聚物PMMA珠粒对发泡剂的屏蔽作用较强，可以存放更长的时间(原始珠粒可以存放6个月以上,预发珠粒可以存放3个月以上)，提高了制模的经济性；⑤共聚物PMMA泡沫模型的成型设备无须专门设计，与EPS泡沫模型所用的成型设备一样即可。况且其熟化时间较短，尺寸稳定性好，缩短了生产周期；⑥共聚物PMMA泡沫模型具有较宽的密度范围，以满足成型性和可铸造性（21∽32g/l）。人们在选择共聚物PMMA珠粒时就可以避开碳缺陷的影响去重点考虑其它方面的有效因素。EPS泡沫模型的成型密度范围较宽，而满足可铸造性能的密度范围却较窄（20∽22g/l）；⑦共聚物PMMA泡沫模型的抗拉强度、抗压强度和抗弯曲变形能力与EPS泡沫模型接近，见表1所示。

表1

  用共聚物PMMA泡沫模型材料进行消失模铸造之所以碳残留少，主要有以下几个方面的原因：①PMMA含有的碳原子数目较少。这可以从单体分子结构的组成中看出来，PMMA为（-CH2—C4H6O2-）n，EPS为（-CH2—C7H6-）n，两者的碳原子数目之比为5:8；② PMMA含有的氧原子可以将碳原子带走。当浇注金属液时，氧原子可以与碳原子结合生成CO气体逸出型外而将碳原子带走。每个PMMA单体分子结构中有两个氧原子，也就意味着能带走两个碳原子。这样一来，两者热解后的碳原子数目之比变为了为3:8；③PMMA的热力学稳定性差，进而导致其遇到高温时能够快速热解。而EPS则因为含有苯环结构显得热力学稳定性较好，进而导致其遇到高温时热解速度较慢。况且即使苯环结构热解了，也会伴随着氢气的逸出而产生大量的碳；④PMMA和EPS两种材料热解的形式不同。前者多以气体的方式逸出型外，即使有少量的碳黑在型砂中聚集,也很容易通过砂处理的除尘系统将其赶走，造型砂的流动性不受影响；而后者多以粘滞液体的形态漂浮在金属液的表面并长时间的滞留，很容易连同金属液一起被卷入到模型型腔内，进而产生碳夹杂。一旦这种粘滞液体滞留在了型砂中，同时会影响到型砂的流动性。在不同的状态下两种材料燃烧后的残留物含量和铸件的增碳量见表2所示。

表2