消失模铸造的发展史1

1、 汇报人：汇报人：* * * * 指导老师：指导老师：* * * * 汇报时间：汇报时间：2016.3.232016.3.23消失模铸造的发展史消失模铸造的发展史 一一、 消失模铸造概述 二、 消失模铸造发展历史 三、 国外消失模铸造的发展 四、 国内消失模铸造的发展 内容提内容提 纲纲 消失模铸造（消失模铸造（又称实型铸造又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡石蜡或或泡泡沫沫模型粘结组合成模型簇，模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干并烘干后，埋在干石英砂石英砂中振中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷动造型，

2、在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成却后形成铸件铸件的新型铸造方法。的新型铸造方法。一、消失模铸造概述一、消失模铸造概述消失模铸造定义一、消失模铸造概述一、消失模铸造概述消失模铸造简介19581958年，美国的年，美国的H.F.shroyerH.F.shroyer发明了用可发性泡沫塑料模样制造金属铸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件的专利技术并取得了专利( (专利号专利号USP2830343)USP2830343)。最初所用的模样是采用聚苯乙烯最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)(EPS)板材加工制成，采用粘土砂造型，板材加工制成，采用粘

3、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。固后形成铸件。19611961年德国的年德国的GrunzweigGrunzweig和和HarrtmannHarrtmann公司购买了这一专利技术加以公司购买了这一专利技术加以开发，并在开发，并在19621962年在工业上得到应用。采用无粘结剂干砂生产铸件的技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术由

4、德国的H.NellenH.Nellen和美国的和美国的T.R.SmithT.R.Smith于于19641964年申请了专利。年申请了专利。 二、消失模铸造发展历史二、消失模铸造发展历史19671967年德国的年德国的A.WittemoserA.Wittemoser采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型采用了可以被磁化的铁丸来代替硅砂作为造型材料，用磁力场作为材料，用磁力场作为 粘结剂粘结剂 。这就是所谓。这就是所谓 磁型铸造磁型铸造 。19711971年，日本的年，日本的NaganoNagano发明了发明了V V法法( (真空铸造法真空铸造法) )，消失模铸造在很多地方，消失模铸造在很多地方

5、也采用抽真空的办法来固定型砂。也采用抽真空的办法来固定型砂。在在19801980年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国年以前使用无粘结剂的干砂工艺必须得到美国 实型铸造工艺公司实型铸造工艺公司(Full Mold (Full Mold Process,IncProcess,Inc) )的批准。在此以后，该专利就无效了。消失模铸的批准。在此以后，该专利就无效了。消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。 二、消失模铸造发展历史二、消失模铸造发展历史8080年代初英国铸钢研究与商业协会（年代初英国铸钢研究与商业协会（SCRAASCRAA）将这两种方法结合

6、起来，研）将这两种方法结合起来，研究成功了消失模铸造法究成功了消失模铸造法(EPC,(EPC,泡沫塑料模采用无粘结剂干砂结合抽真空的铸泡沫塑料模采用无粘结剂干砂结合抽真空的铸造法造法, ,称为消失模铸造法称为消失模铸造法, ,也叫也叫EPCEPC法法,) ,) ，并将其命名为，并将其命名为ReplicastReplicast法，也称作法，也称作气化模铸造法。气化模铸造法。19821982年福特汽车公司在年福特汽车公司在EssexEssex工厂建成了一套年产工厂建成了一套年产2.52.5万只铝合金进气歧管万只铝合金进气歧管的的EPCEPC中间试验装置获得成功，紧接着于中间试验装置获得成功，紧接着

7、于19841984年耗资年耗资11001100万美元建立了占万美元建立了占地地1010万万m2m2、生产能力、生产能力180180型型/h/h、年产、年产100 100 万只铝合金进气歧管的高度自动万只铝合金进气歧管的高度自动化生产线。化生产线。二、消失模铸造发展历史二、消失模铸造发展历史 19901990年，美国通用汽车公司在年，美国通用汽车公司在SaturnSaturn建立了一个年产建立了一个年产5.55.5万吨万吨(24(24万辆轿车万辆轿车)10)10万万mm2 2的新铸造厂的新铸造厂, ,有三条全自动的消失模铸造生产线；有三条全自动的消失模铸造生产线； 1991 1991年，意大利菲

8、亚特公司在都灵建成欧洲最大规模的消失模生产年，意大利菲亚特公司在都灵建成欧洲最大规模的消失模生产车间，年产量车间，年产量1.51.5万吨；万吨； 19931993年，德国宝马公司建成年产年，德国宝马公司建成年产2020万只各种规格铝合金气缸盖的万只各种规格铝合金气缸盖的消失模生产线。消失模生产线。 20012001年，美国通用的年，美国通用的SMCOSMCO建成目前世界上最先进、规模最大的消建成目前世界上最先进、规模最大的消失模铸造厂。失模铸造厂。 二、消失模铸造发展历史二、消失模铸造发展历史 在世界潮流的影响下，在世界潮流的影响下，9090年代初年代初, ,我国的我国的EPCEPC技术也有了

9、较快的发展，技术也有了较快的发展，一大批工厂利用国产设备和技术建成了年产几百吨至几千吨铸件的简一大批工厂利用国产设备和技术建成了年产几百吨至几千吨铸件的简易型生产线易型生产线. .也有少数工厂投入较大资金引进国外先进设备和技术。也有少数工厂投入较大资金引进国外先进设备和技术。 据中国铸造协会统计，据中国铸造协会统计，20032003年我国铸件产量达到年我国铸件产量达到19871987万吨，到万吨，到20042004年我国铸造企业达到年我国铸造企业达到2.62.6万家万家, ,铸件产量和铸造企业数量均居世界第一铸件产量和铸造企业数量均居世界第一位，确立了我国铸造大国的地位。位，确立了我国铸造大国

10、的地位。 数据显示数据显示,2013,2013年中国各类铸件总产量为年中国各类铸件总产量为44504450万吨；万吨；20142014年中国各年中国各类铸件总产量类铸件总产量46204620万万t t。 二、消失模铸造发展历史二、消失模铸造发展历史三、国外消失模铸造的发展 进入21世纪后,北美和欧洲的消失模铸造技术发展和工业应用情况如何? 北美和欧洲的学者还在做消失模铸造的基础研究吗?下面介绍一下目前北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点，以及北美和欧洲消失模铸造企业的基本情况。1 .1 .北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点北美和欧洲在消失模铸造研究上的三大热点 热点之一热点之一: :减轻

11、或消除消失模铝合金铸造缺陷减轻或消除消失模铝合金铸造缺陷近年来，国外许多专家一直致力于研究关于如何消除消失模铸造铝合金铸件最头疼的难题碳夹杂冷隔缺陷。许多研究者从以下不同的角度来探讨如何消除碳夹杂冷隔缺陷:通过如何提高铝合金流动性来减少碳夹杂冷隔缺陷;通过提高涂层渗透能力,使涂层及时排出金属前沿分解的泡沫塑料液态产物而获得合格铝铸件;铸造企业采用了很多工艺方法将碳夹杂物移到非重要部位,或通过改变浇注口位置、调整模样在砂箱中的位置、或在金属浇注时抽真空来减轻碳夹杂物;美国Mercury MarineMercury Marine公司则采取在砂箱内加压的新技术,有效地解决了冷隔和缩松缺陷,提高了铸铝

12、件气密性。 三、国外消失模铸造的发展图图1 1 美国美国Mercury MarineMercury Marine公司消失模车间自动化生产线公司消失模车间自动化生产线三、国外消失模铸造的发展热点之二热点之二: 发泡模具及白区制模技术发泡模具及白区制模技术 目前欧美国家消失模铸造企业的另一个研究热点就是发泡模具及白区制模技术。其中比较有价值的研究内容有:普及发泡模具的CAD/CAE/CAM技术,缸体和缸盖的分块技术,以及多块模片的粘接工艺等。三、国外消失模铸造的发展图图2 2 美国美国Mercury MarineMercury Marine公司消失模铸件产品及模样公司消失模铸件产品及模样热点之三热

13、点之三: :消失模铸造消失模铸造CAECAE和快速成型技术和快速成型技术将先进的CAE分析软件和快速制造技术用于消失模铸造已成为趋势。欧美国家消失模铸造企业目前主要的研究领域涉及以下几个方面:对复杂铸件如缸盖的发泡模具,用计算机动态模拟泡沫珠粒充填模腔的过程,用模拟结果指导射料枪的安放位置和排气塞的布局;对发泡模具温度场模拟,用以指导模具壁厚和进排气设计；模拟消失模铸造过程,即同时展现泡沫模消失过程和金属液充填过程,用数控直接加工出泡沫原型的方法,再用消失模铸造工艺快速提供铸件样件;开发多种采用快速制模的方法,缩短发泡模具的开模周期。三、国外消失模铸造的发展2.2.北美和欧洲消失模铸造企业的基

14、本情况北美和欧洲消失模铸造企业的基本情况 美国、德国和意大利等发达国家是在几个汽车集团的积极参与下,致力于消失模铸造研究,经历了较长的技术积累,已进入大批量生产铝合金和黑色合金铸件的技术成熟期。 下面列举出了北美和欧洲采用消失模铸造生产铝合金铸件的前十大企业(见表1)和黑色合金铸件的前十大企业(见表2)的主要产品和产量情况。从表1知,2001年美国6家公司消失模铝合金铸件的总产量已超过8万吨 ,其中铝合金铸件年产超过万吨的公司就有4家。可以说在美国用消失模铸造生产铝合金铸件的产量大有超过黑色合金铸件产量的趋势。三、国外消失模铸造的发展表表1 1 北美北美和欧洲铝合金消失模铸造十大企业和欧洲铝合

15、金消失模铸造十大企业公司名称基本情况美国GM2Saturn公司年产1.035万吨铝合金缸体、缸盖和球铁铸件美国GM2Powertrain Saginaw厂年产1.775万吨铝合金(A356)缸体和缸盖铸件美国GM2Powertrain Massena厂年产3.6万吨铝合金(319)铸件(汽车发动机铸件)德国BMW公司www.BMW.com生产轿车铝合金铸件(6缸缸体缸盖)美国Intermet Foundry公司年产1万吨铝合金(319/354/242)发动机铸件意大利Teksid Aluminum公司年产2万吨铝合金汽车铸件意大利Alluminio Dongo公司年产1.6万吨铝合金汽车铸件美

16、国Maco公司年产0.63万吨铝合金泵体和传动箱体等美国Mercury Marine公司年产0.54万吨 铝合金(356) 轿车和船舶铸件美国Willard Industries公司年产0.16万吨铝合金铸件图图3 3 美国美国Intermet FoundryIntermet Foundry公司消失模铸造产品公司消失模铸造产品三、国外消失模铸造的发展表表2 2 北美和欧洲消失模铸造黑色合金铸造十大企业北美和欧洲消失模铸造黑色合金铸造十大企业公司名称基本情况美国Robinson Foundry公司年产1.2万吨灰铁和球铁铸件(汽车配件)美国Citation Foam Cast公司年产1.3万吨灰

17、铁和球铁铸件(轿车、卡车配件及电机壳体)美国Advance Cast Products公司年产1.2万吨灰铁和球铁铸件(汽车配件)美国Metfoam Casting 公司年产1.8万吨灰铁和球铁铸件(汽车和机车辆配件)美国Waukesha Foundry 公司生产铬基合金、铜合金以及碳钢铸件荷兰Lovink 公司www.lffoundry3.nl年产1.2万吨灰铁和球铁铸件德国Handtmann 公司www.handtmann.de生产灰铁、球铁以及铝合金铸件墨西哥Arbomex公司.mx年产1.2万吨灰铁和球铁铸件(汽车配件)三、国外消失模铸造的发展图图4 4 欧美一些消失模铸造企业的黑色合

18、金铸件欧美一些消失模铸造企业的黑色合金铸件四、国内消失模铸造的发展 20世纪90年代初，继美国德国和日本等发达国家之后，中国掀起研究和推广消失模铸造技术的高潮，至今热度不减。国内主要生产企业按生产条件可以分为三大类。 1.1 1.1 采用国产闭环型消失模铸造生产线采用国产闭环型消失模铸造生产线 1.2 1.2 简易生产线或单机型消失模铸造简易生产线或单机型消失模铸造 1.3 1.3 采用国外引进型消失模铸造生产线采用国外引进型消失模铸造生产线1. 国内消失模企业介绍国内消失模企业介绍1.1 1.1 采用国产闭环型消失模铸造生产线采用国产闭环型消失模铸造生产线 这种采用机械、液压和电气方式的闭环

19、型生产线砂箱数在24100箱不等，主要厂点有: 长春光机所工厂(长春九龙铸造有限公司)、赤峰富龙集团铸业有限公司、丹江口水利枢纽管理局机械厂、广西灵山县机械实业总公司、福州柴油机总厂、通海玛钢厂、温州瓯海实型铸造有限公司、山东兖州有色金属精铸厂和大连机车车辆厂(磁型)等，这类生产线一般投资在201000万元不等(其中包括白区部分的费用)。 另外值得一提的是，山东工程机械厂采用国产设备，投资1000万（包括基建投资）建造了一条年产能力16000吨的消失模生产线（图5），主要铸件材质为灰铸铁、球墨铸铁和铸钢件，其中最大的灰铁铸件重达三吨。图图5 山东工程机械厂消失模铸造车间山东工程机械厂消失模铸造

20、车间 1.2 1.2 简易生产线或单机型消失模铸造简易生产线或单机型消失模铸造 通常是在铸造工部仅设置一台(造型用)振动台,几个专用砂箱,或设带辊道的砂箱简易输送线; 干砂一般为自然冷却,或设置简易砂冷却装置;另加一套真空系统，这种生产模式比较符合我国国情,花钱少、上马和见效快。生产厂家可依据资金状况选择，少则约2030万,多则几百万到上千万元。 这种生产形式在我国(与日本一样)发展很快;尤其为近几年“异军突起”的私营或集体中小企业广泛采纳,这方面的主要厂点有: 徐州电力铸钢厂、无锡永鑫实型铸造厂、重庆江南机械厂、广东紫金县联发合金钢制品有限公司以及山东五莲开元铸造有限公司、山东章丘圣达阀门厂

21、、烟台宏源特种铸造有限公司等多家厂点。1.3 1.3 采用国外引进型消失模铸造生产线采用国外引进型消失模铸造生产线采用国外引进型消失模铸造生产线及有关设备的厂点有下面这几家：(1) 第一汽车厂轻型发动机厂于1993年从美国福康公司引进造型用震动台、生产EPS模的预发泡机和成型机各1台及进气歧管发泡模具1套,共4件约75万美元。 (2) 全椒柴油机总厂于1995年从美国福康公司引进消失模铸造生产线一条,预发泡机、成型机、粘结机和涂料搅拌机各1台及缸盖发泡模具1套,约300 万美元,其余国内配套,总投资人民币45005000万元。(3) 长沙发动机总厂于1996年从意大利法塔铝公司引进自动化消失模

22、铸造生产线一条,生产EPS模发泡设备预发泡机、成型机、模型胶合机各1台和进气管发泡模具1套合计约300万美元;另加国内配套总投资约4000多万人民币。(4) 赤峰富龙集团铸业有限公司1996年引进日本两条消失模铸造生产线约1600万人民币,另从美国引进预发泡机、成型机和粘结机各1台及进气管发泡模具1套,合计约80万美元,计划总投资约5000万人民币。1997年产量约1500吨,配套完成后生产能力可达10000吨。 2. 2. 消失模铸造的研究开发情况消失模铸造的研究开发情况 我国已有多家高校和研究单位开展消失模铸造研究，主要有: 清华大学、山东大学、华中理工大学等多所国内著名高校，充实了中国在消失模铸造这门新学科基础理论方面的研究，从而提高了中国在这一领域的学术地位和技术水平，必将对中国实铸事业的发展起着深远的影响。 消失模铸造是一门塑料、化工、机械、铸造融为一体的综合性多学科的(铸造新技术)系统工程。中国的铸造工作者在开发和推广应用这项新工艺的同时，就十分重视和致力于对实型铸造特定的原辅材料(如:EPS珠粒和板材、粘结剂等) 和专用设备的研究开发。 1. 涂料技术是消失模铸造技术的核心技术之一，涂料的性能对消失模铸件的质量具有直接的影响。目前国内生产的涂料