熊偉，趙艷艷

（渤海船舶職業(yè)學院，遼寧興城125105）

消失模鑄造技術(shù)是將與鑄件尺寸形狀相似的發(fā)泡塑料模型粘結(jié)合成模型簇，刷涂耐火涂層并烘干后，埋在干石英砂中震動造型，在一定的條件下澆注液體金屬，使模型氣化并占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成所需鑄件的方法。消失模鑄造有多種叫法，國內(nèi)主要的叫法有干砂實型鑄造和負壓實型鑄造，簡稱EPC鑄造；國外主要的叫法有Lost Foam Process（U.S.A）、Policast Process（Italy）等。與傳統(tǒng)的鑄造技術(shù)相比，消失模鑄造技術(shù)具有無與倫比的優(yōu)勢，因此被國內(nèi)外鑄造界譽為“二十一世紀的鑄造技術(shù)”和“鑄造工業(yè)的綠色革命”。

在目前的鑄造專業(yè)教學中，教師普遍采用示意圖或?qū)嵨飯D片進行講解，或加入簡單的動畫模擬消失模鑄造過程，這樣的講解方式不如實際操作直觀易懂。而購置消失模鑄造系統(tǒng)對于教學單位來說，投資成本巨大，不切實際，為了解決這一難題，擬設計一套消失模鑄造演示模型。該消失模鑄造模型的主體部分全部采用透明的亞克力材料制成，可視性好，能夠清楚地觀察消失模鑄造的主要工藝過程；其他部分采用黃銅和304不銹鋼過濾網(wǎng)制作，耐候性好，可多次反復使用。同時，該消失模鑄造模型制作成本低、制作周期短、可操作性好，便于在消失模鑄造教學過程中進行推廣普及。通過模型的研究開發(fā)，能夠進一步優(yōu)化消失模鑄造的工藝參數(shù)，并為其在實際生產(chǎn)中進一步應用提供借鑒。

1 消失模鑄造模型概述

1.1 組成結(jié)構(gòu)

消失模鑄造模型由振實臺、可抽負壓的專用砂箱、負壓（真空）系統(tǒng)等組成，其中負壓系統(tǒng)主要由真空泵、儲氣罐、廢氣處理裝置等部件構(gòu)成。模型中的所有組件，小到一個螺栓，大到砂箱的主體，全部由學生親手制作。制作材料主要有黃銅、304不銹鋼及透明的亞克力材料，具有可視性好、耐候性能佳等特點，可長久反復用于消失模鑄造教學演示。消失模鑄造教學模型實物如圖1所示。

圖1 消失模鑄造教學模型

1.2 操作過程

消失模鑄造教學模型能夠進行模擬演示，其使用方法為：在砂箱中放入適量干砂，再放入實物泡沫模型，繼續(xù)撒砂，并開啟振實臺，將砂子振實；再打開負壓系統(tǒng)，在砂箱內(nèi)形成負壓，砂箱中的氣體經(jīng)由連接管依次進入儲氣罐、廢氣處理裝置、喉管，最終排入大氣，準備澆注。

2 消失模鑄造模型具體組成結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 消失模鑄造用負壓砂箱

消失模鑄造用負壓砂箱由箱體、抽氣室、阻砂網(wǎng)、起吊運送結(jié)構(gòu)等部件組成。為滿足教學要求，設計砂箱主體尺寸為160×100×100（mm3）的五面負壓一面填砂的底抽式砂箱，主體部分采用亞克力材料，阻砂網(wǎng)采用304不銹鋼材料，固定擋砂板、阻砂網(wǎng)和護網(wǎng)板的螺栓采用黃銅。砂箱的原理結(jié)構(gòu)如圖2所示，砂箱的模型如圖3所示。

圖2 砂箱原理結(jié)構(gòu)圖

圖3 砂箱模型

考慮砂箱的整體結(jié)構(gòu)要求具有一定的承載強度，外箱體采用6 mm厚的亞克力材料制作，護網(wǎng)板和擋砂板采用4 mm厚的亞克力板制作，護網(wǎng)板與擋砂板之間用自制的黃銅螺栓連接，易于維護檢修；砂箱的抽氣室設計合理，保證砂箱在負壓狀態(tài)下，砂箱內(nèi)部真空整體梯度上均衡，為此吸氣管開在砂箱一側(cè)距底面3 mm左右的位置，吸氣管位置如圖2所示；砂箱整體采用膠接，須連續(xù)均勻，不允許有夾渣和漏氣現(xiàn)象；通氣孔在安裝不銹鋼篩網(wǎng)時，需在側(cè)板上涂抹密封膠，用護網(wǎng)板固定，保證安裝后通氣孔不漏砂、漏氣；抽氣室在連接過程中，必須全部貫通，確保抽氣室內(nèi)氣流暢通，無漏氣現(xiàn)象。

2.2 振實臺

振實臺用于砂箱中干砂的緊實。在激振力的作用下，振實臺產(chǎn)生相應頻率和振幅的振動，把空氣彈簧和橡膠彈簧有機地結(jié)合起來，在振動過程中使兩者產(chǎn)生聯(lián)合作用，使得振動時砂子在砂箱里連同振動臺做垂直振動，而且能通過橡膠彈簧做水平運動，通過調(diào)節(jié)振動電動機的激振力和空氣彈簧的剛度，達到最佳的緊實效果。該模型振實臺電機振動頻率的范圍是2000～4500 r/min。振實臺的模型如圖4所示。

圖4 振實臺模型

2.3 儲氣罐

砂箱中抽出的氣體由進氣口導入到儲氣罐底部，經(jīng)過水凈化，從出氣孔排出進入下一階段。儲氣罐的結(jié)構(gòu)如圖5所示，儲氣罐的模型如圖6所示。

圖5 儲氣罐結(jié)構(gòu)圖

圖6 儲氣罐模型

2.4 廢氣處理裝置

從儲氣罐中排出的氣體經(jīng)進氣口、導氣管進入到廢氣處理裝置的液體中，氣體中污染物溶于液體，同時氣體以小氣泡的形式分別通過兩層分氣板逸出液體表面，從出氣孔排出。兩層分氣板錯位排列、氣孔錯開，有效阻礙污染物隨氣體排出裝置，起到廢氣處理的作用。廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)如圖7所示，廢氣處理裝置的模型如圖8所示。

圖7 廢氣處理裝置結(jié)構(gòu)圖

圖8 廢氣處理裝置模型

消失模鑄造模型可以完整地模擬消失模鑄造過程，且制作精良、演示過程清晰直觀、可視性好，適用于消失模鑄造教學及相關培訓的演示、消失模鑄造知識的科普等領域。同時，消失模鑄造模型設計科學合理且可操作性好，便于在消失模鑄造教學過程中推廣普及。在消失模鑄造模型設計制作的過程中，學生積極進行研發(fā)，充分調(diào)動了學習專業(yè)的熱情、拓展了技術(shù)創(chuàng)新的視野，同時也充分發(fā)揮了校內(nèi)優(yōu)秀教師的智力資源，整體提高了學院的創(chuàng)新水平。

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