1前言 消失模鑄造的優(yōu)勢和工藝特色, 尤其適用于磨球的鑄造, 它充分發(fā)揮了熔模精鑄的可組串澆注特色, 又不需結(jié)殼, 有較高的工藝 出品率, 較高的生產(chǎn)效率, 產(chǎn)質(zhì)量量高等優(yōu)點。消失模鑄造磨球 , 是消失模鑄造工藝 中較為簡單的一類。 消失模鑄造磨球必須符合磨球國家標準。以及電力部、建材部等部標準。同時, 生產(chǎn)磨球廠家遵照上述標準, 結(jié)合用戶的要求, 根據(jù)當?shù)卦锨闆r, 適當?shù)剡M行調(diào)整, 比如靠近 生產(chǎn)稀土礦區(qū)或其它礦料中附有稀土元素, 則在熔鑄磨球時適量加人可改善磨球力學性能和使用性能。 2白模制作及組串 2.1泡沫模樣材料的挑選 消失模鑄造選用泡沫塑料為模樣材料，泡沫塑料的種類非常多，消失模模樣所需泡沫塑料需要一定條件，因此能達到要求的卻很少。因為泡沫塑料應用到消失模鑄造領(lǐng)域時，必須滿足以下條件： （1）密度低，強度高； （2）易汽化，高溫分解的殘留物少； （3）易成型，能獲得表層光潔的模樣。 EPS（聚苯乙烯）具有較高強度，發(fā)氣量較小，主要分解產(chǎn)物為分子量較大的芳香烴、氣體較多、單質(zhì)碳多，價格便宜，應用比較廣泛。國內(nèi)用得較多的是EPS（聚苯乙烯），且由于聚苯乙烯具有良好的發(fā)泡成型性能，所以，在采用發(fā)泡成形，大批量生產(chǎn)時，多挑選聚苯乙烯或聚苯乙烯與聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的共聚物。此外發(fā)泡的PMMA硬度高、脆性大，不易獲得低密度的模樣也使得PMMA不適合發(fā)泡成型。因此可根據(jù)公司實際情況挑選適合的材料。 2.2白模成型 以國內(nèi)用得較多的是EPS（聚苯乙烯）為例進行介紹： （1）預發(fā)泡： 在制模之前首先將樹脂顆粒（原始料顆粒）預發(fā)到合適的密度大概18g/L～22g/L，一般通過蒸汽加熱或者電加熱來進行。 （2）預發(fā)泡工藝參數(shù)（見表2-1）： 表2-1 ??SJ-KF-450型間歇式蒸汽預發(fā)機的操作工藝參數(shù) 采用EPS，提前提前預熱溫度取80℃，蒸汽壓力0.1MPa，發(fā)泡溫度90℃，入料時間通常設定為3-5s，加熱時間150-200s，保溫時間15-30s。出料的珠粒冷卻后，需要進行熟化和干燥。珠粒最佳的熟化溫度為23-25℃，時間為12-24h。 2.3成型工藝 模樣材料收縮，采用EPS時推薦收縮率為0.3%～0.4%。 消失模鑄造磨球像熔模精密鑄造一樣, 可以組串EPS白模球, 粘結(jié)的直澆道( E P S棒)可四方形、五邊形、 六角形、 多邊形、 圓形。 其大小、 長短及E P S球每排個數(shù)和上下層數(shù)的粘合, 要根據(jù)各廠澆注磨球的工藝, 以及熔煉設備容量 決定的每只砂箱布置幾個組串EPS球(大小、 個 數(shù)、 重量和澆注系統(tǒng)) 而定。例如：每層6球均布。 多豎串式工藝出品率為 80 % 以上。如圖2.1，2.2。 ? ? ?? 圖 2.1 圖 2.2 2.4澆注系統(tǒng)的設計 因該件屬于中小型鑄件，以此計算出該澆注系統(tǒng)澆注時間、內(nèi)澆道截面積、澆注系統(tǒng)各組元斷面尺寸各澆道的截面比選： ∑F直:∑F橫：∑F內(nèi)=1.4：1.2：1。 （1）澆注時間 T= G??+G?? T=10.6s（T為澆注時間）； （2）內(nèi)澆道截面積的計算 由水力學計算公式： 根據(jù)上圖所示澆注系統(tǒng)的設計可根據(jù)圖2.2所示，依據(jù)上述公式分別計算出澆注系統(tǒng)各組元斷面尺寸。采用工藝出品率高的頂注方法進行澆注。 2.5白模粘結(jié) 模樣分成兩部分用成型機打的，所以，要把兩部分組合起來。組合好之后，把澆口杯、內(nèi)澆口跟橫澆道以及泡塑模樣部件用冷膠粘接起來。 3涂料的挑選 黃區(qū)是配制消失模涂料的工序。消失模涂料是消失模鑄造中重要的一環(huán)，是關(guān)鍵因素之一。不同于其他鑄造將涂料涂于型腔內(nèi)，消失模涂料是涂于泡沫塑料模型上的，因此需用專用涂料。消失模涂料一般由耐火材料、粘結(jié)劑（溶劑）、表層活性劑、懸浮劑、觸變劑及其它附加物。 3.1涂料成分 (1)耐火材料 耐火材料決定了材料的耐火度、化學穩(wěn)定性、及絕熱性能，它是消失模涂料的骨干。鑄件為鑄鐵件，常選用鋁礬土、高嶺土熟料、石英粉、棕剛玉粉做耐火材料。 (2)粘結(jié)劑 合理的選用有機粘結(jié)劑及無機粘結(jié)劑可以保證涂料的高強度及高透氣性。其中無機粘結(jié)劑常用的有膨潤土、硅溶膠、水玻璃、磷酸鹽等。本次使用鈣膨潤土作為無機粘結(jié)劑。對于有機粘結(jié)劑可選用硅溶膠及白乳膠。 (3)載液 消失模涂料常用的載液為水或醇類，考慮環(huán)保、成本問題多采用水做載液，制成的涂料為水基涂料。 (4)表層活性劑 為改善涂料的涂掛性需加入表層活性劑，它既親水也親油。常用的表層活性劑為JFC，全名聚氧乙烯烷基醇醚。 (5)懸浮劑 為了使耐火材料和粘結(jié)劑充分的混合，使其能處于懸浮狀態(tài)，需加入懸浮劑。常用的懸浮劑為鈣基膨潤土，也可用CMC做水基涂料的懸浮劑。本次采用膨潤土及CMC混合做懸浮劑。 3.2涂敷工藝設計 消失模涂料的涂敷一般有刷、浸、淋、噴四種方式。因為鑄件為中批量生產(chǎn)的中小型形狀復雜的薄壁鑄件，可采用需采用噴涂法。消失模鑄造用涂料為水基涂料，攪拌過程會伴隨著涂料粘度下降，攪拌結(jié)束后粘度又會上升。因此，為得到均勻厚度，需邊攪拌邊進行涂敷。同時攪拌涂料速度應保證正常，避免沉淀及卷氣的產(chǎn)生。涂敷均勻，不得暴露。 水基涂料涂敷后需要進行烘干處理。涂料進行烘干由于受到EPS模型軟化溫度的限制，一般在低溫或常溫烘干。常在40-60℃，干燥時間為2-10h。烘干過程當中還應控制濕度，一般濕度小于40％并通風以達到更好的干燥效果。烘干設備常用的有干燥室，干燥箱及連續(xù)烘干窯，熱源有電、暖氣、熱風等。且在烘干中應注意以下事項。 (1)烘干過程需放置模型的放置與支撐，避免模型變形。 (2)必須烘干烘透。 (3)烘干后需將模樣置于濕度小的地方，避免吸潮。 4造型工藝 4.1埋箱造型相關(guān)設計 砂子選用寶珠砂。一方面因為寶珠砂流動性好，振動時，容易填充實，緊實效果好，石英砂流動性不好，有的地方填充不到，澆注時造成鐵包砂，使得鑄件精度下降；另一方面寶珠砂破損率低，長久來看，使用寶珠砂合適。 型砂目數(shù)大概20～40目，砂子太細，透氣性不好，對鑄件表層質(zhì)量影響較大，砂子太粗容易造成粘砂等現(xiàn)象，根據(jù)實際生產(chǎn)情況挑選。采用雨淋式加砂。加砂斗底部有定量的料箱，氣缸拉動閥板后，砂子通過均勻分布在閥板上的小孔流入砂箱，加料箱尺寸基本與砂箱尺寸相近，加砂均勻，沖擊模樣力最小。 4.2 振動參數(shù)設計 振動參數(shù)包括振動時間、振動方向、振動頻率和振幅等。在裝箱時應該根據(jù)泡沫塑料模樣的幾何形狀挑選振動的方向和時間頻率和幅度。 通常選用高頻低幅振動，常用的振動頻率是50Hz左右，確保干砂緊實又不損壞泡塑模型。振幅一般為0.5～1.5mm，振動加速度10～20m/s2。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 5澆鑄工藝 5.1澆注系統(tǒng) ?選用頂注或底注, 頂注的工藝出品率高于底注, 底注的集渣優(yōu)勢高于頂注 。 5.2負壓( 真空度 ) 低 、 中、 高鉻合金鑄鐵為-0.04 一 -0.05 MPa , 其它合金磨球此范圍內(nèi)選定。 5.3 澆注溫度 球鐵1400-1450℃, 甚至1480℃ ; 合金鑄鐵1450-1550℃， 高鉻磨球1520-1550℃ 。 5.4澆注速度 檢驗砂箱澆注 前狀況無誤, 開始澆注速度要慢，然后轉(zhuǎn)快，最后收包時慢 。 開始 E P S 氣化 、 裂化生成物往澆口杯處排出，應避免其噴濺。 稍后E P S 氣化形成通道，封住澆道，使鑄型處于密封, 維持其真空度 , 順利進行澆 注 。 最后為使氣化殘渣、雜質(zhì)有充分的時間上浮到頂部 , 使氣體逸出 , 轉(zhuǎn)人慢澆 , 但澆注流股細—粗—細切不可中斷。 5.5穩(wěn)壓、開箱 澆注后真空泵繼續(xù)抽負壓 3 ~ 5 m in , 但如澆注低鉻磨球時，為了達到金屬型鑄造的冷卻速度和鑄造硬層，也有的廠采用在奧氏體區(qū) ( 鑄態(tài)紅熱下 ) 進行正火，辦法是吹風、 吹風加噴霧、 吹風加噴細水 ( 轉(zhuǎn)動球串) ，提高硬度，增加耐磨性能 。 6可能出現(xiàn)的缺點及防治 6.1塌箱 產(chǎn)生原因： 澆注金屬液浮力過大；鑄型內(nèi)氣體壓力過大；模樣有空洞或強度不足；金屬液內(nèi)流和沖擊；砂箱移動鑄型內(nèi)部破壞等。 避免措施： （1）合理控制澆注速度，保證澆口杯始終被金屬液充滿，澆注過程當中不可斷流。 （2）適當提高負壓大小，使型砂更加緊實。 （3）選用低密度的模樣，減少發(fā)氣量。 （4）選用強度高，透氣性好的涂料。 （5）振動造型工藝參數(shù)要合理，以保證鑄型各處干砂緊實均勻。 6.2冷隔、澆不足 產(chǎn)生原因： 充型溫度太低；澆注系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、澆注操作工藝不當，充型過程當中負壓太大。 避免措施： （1）提高金屬液澆注溫度。 （2）改進澆注系統(tǒng)，提高充型速度。 （3）采用適當?shù)呢搲憾取? 6.3反噴 產(chǎn)生原因： 負壓度不夠是造成反噴的根本原因。而影響負壓度的原因很多，包括模樣密度過大；干砂透氣性差；涂料透氣性差；澆注溫度太高或澆注速度太快等。 避免措施： （1）挑選合適的干砂造型，以便控制干砂的透氣性，切忌不可混用不同檔次目數(shù)的干砂。 （2）控制澆注溫度和澆注速度，即充型溫度來保證模樣氣化。 （3）合理的控制涂料厚度，提高涂料的透氣性，以便于模樣氣化后氣體及時排出。 （4）設計合理的澆冒口系統(tǒng)，保證澆注時，金屬液充型平穩(wěn)、迅速的充滿型腔模樣。 6.4氣孔 （1）鑄件一種氣孔的產(chǎn)生主要原因是：高溫金屬液注入時卷入空氣，卷入泡沫碎屑會被金屬液汽化產(chǎn)生氣體，空氣不可夠有效的從鑄型內(nèi)排出，從而存留在鑄型中。此種氣孔處理方法是適當下降砂箱內(nèi)的壓力。 （2）鑄件另一種氣孔造成的主要原因是因為涂料：涂料的透氣性能較差，以及涂料層過厚引起的，從而使模樣汽化后的氣體不可及時有效的從鑄型中完全排除，殘留在鑄型中。 6.5縮孔縮松　 在液態(tài)金屬高溫作用下，白模汽化消失，金屬液占據(jù)白模空間，當高溫液態(tài)金屬冷卻下來變成固體會發(fā)生體積收縮，當高溫固態(tài)金屬冷卻到室溫時還會有固態(tài)收縮，金屬的固態(tài)收縮會引起鑄件外輪廓的改變，金屬液凝固收縮后，新的金屬液將會被阻擋不可進入因此會出現(xiàn)縮孔縮松的缺點。 7結(jié)束語 ?消失模鑄造磨球雖然沒有金屬型鑄造的外殼耐磨，由于冷速均勻不會發(fā)生金屬型鑄造磨球澆冒口處先磨損，而影響球磨機的產(chǎn)量。 綜合許多廠家經(jīng)驗，消失模鑄造磨球直徑以直徑30-120mm為宜。直徑小于30mm，由于合金液熱量對氣化、 裂化白模不足，因而易引起積碳、皺皮、夾渣 ( 碳黑 ) ；磨球直徑大于120 m m，則又易引起中心疏松、空心?？傊ｈT造磨球工藝在不斷地適應發(fā)展需要。