技术介绍
一、什么是消失模铸造？
消失模铸造技术是将与铸件尺寸形状相似的发泡塑料模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂层并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在一定条件下浇注液体金属，使模型气化并占据模型位置，凝固冷却后形成所需铸件的方法。 对于消失模铸造，有多种不同的叫法。国内主要的叫法有“干砂实型铸造”、“ 负压实型铸造”，简称EPC铸造。国外的叫法主要有：Lost Foam Process (U.S.A)、 P0licast Process(Italy)等。
与传统的铸造技术相比，消失模铸造技术具有与无伦比的优势，因此被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色”。 二、国外消失模铸造的发展简史？
1956年美国人H.F.SHOYER开始了将聚苯乙烯泡沫塑料用于铸造的试验，并获得成功,引起了人们极大的兴趣，1958年以专利的形式公布于众，当时称之为“无型腔铸造”。起初，该法只是用来制造金属雕像等艺术品铸件，以后经过许多实践和探索，1962年西德从美国引进专利，消失模铸造法才开始被开发，并在工业上得到应用。
19年美国的T.R.SMITH发表了使用无粘结剂干砂造型生产消失模铸件的专利。到了1967年,采用普通粘土砂和自硬砂的消失模铸造法获得了成功,并在许多国家得到了应用,生产了成千上万吨铸件,但无粘结剂干砂实型铸造却没得到发展,仍处于探索阶段。在整个六十年代直至七十年代,消失模铸造法仅限于单件小批生产,典型产品是汽车模具、机器底座、艺术品等。1968年，德国人E.KRYZMOWSKI在砂箱内抽成负压进行浇注,取得了专利，即现在的消失模铸造。
八十年代以前，由于专利的制约，生产中使用无粘结剂干砂消失模铸造受到；铸造界与其他产业部门协调不够；由于工艺不当、型砂和涂料不合适以及模型质量不高所导致的实型铸件外观及内在质量不够好，造成了一部分人的等待、观望甚至怀疑的态度，使得消失模铸造法发展缓慢。
1981年以后由于相应专利技术失效，再加上经过几年努力，发泡聚苯乙烯原料珠粒有了很大进步、模型组合粘结剂质量改善、高质量涂料被研制成功等工艺技术的进步，消失模铸造法得以迅速发展，并很快在生产上得到应用。1982年美国首先公开了世界上第一条生产复杂铝铸件的消失模铸造生产线。至此，消失模铸造作为一种全新的铸造工艺方法被应用于生产。 三、消失模铸造在中国的发展简史
1979年，由我国著名消失模铸造专家、中国科学院长春光学精密机械研究所研究员黄述哲教授领导的课题组，在中国最早开始了消失模铸造的原理性试验。同年，黄述哲教授在全国铸造工艺学会上发表了“消失模铸造基本特性的研究”论文报告，在国内首次系统阐述了这一方法的特点和规律性。1982年，在大量实验室试验的基础上，黄述哲教授主持在光机所工厂建成了一条消失模铸造实验生产线。黄述哲教授主持完成的“消失模铸造技术开发及工业化应用”于1997年、1998年分获中科院科技进步二等奖和国家科技进步三等奖，这是我国铸造工业界科技成果中获得的最高奖项。1998年被国家科技部列为“九五国家科技成果重点推广项目”（99010202A）。黄述哲教授主持完成了数十个技术先进、功能完备、配置合理、生产高效的消失模铸造流水生产线工程。
八十年代后期郑州机械所也开始了消失模铸造的试验性应用研究。
九十年代开始以来，清华大学、哈尔滨工业大学、华中理工大学、西安交大等也纷纷加入了消失模铸造的研究。
四、消失模铸造的工艺流程
下图为大量生产的消失模铸造的全部工艺流程。可见，该流程的主要工部有：熔化工部；制模工部；模型组合及涂层烘干工部；造型浇注工部；落砂清理工部。
五、消失模铸造的分类
消失模铸造根据其铸型材料分类：自硬砂消失模铸造和无粘结剂干砂消失模铸造。 根据浇注条件分类：普通消失模铸造和负压消失模铸造 六、消失模铸造的工艺特点
与传统的砂型铸造相比，大量生产的消失模铸造有如下工艺特征：
（1）一个与逐渐形状完全一致、尺寸大小只差金属收缩量的泡沫塑料模型保留在铸型内，形成“实型”铸型，而不是传统砂型的“空腔”铸型（即“空型”）。
（2）其砂型为无粘结剂、无水份、无任何附加物的干石英砂。
（3）浇注时，泡沫塑料模型在高温液体金属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”铸造是一个液体金属的填充过程。制作一个铸件，就要“消失”掉一个泡沫塑料模型。 （4）泡沫塑料模型可以分块成形再进行粘结组合。模型形状（即铸件形状）基本不受任何。 大量生产条件下传统粘土砂型铸造与消失模铸造工艺特点的比较 （表1）
项 目 传统砂型铸造 消失模铸造 1．开边 模 型 工 艺 2．拔模斜度 3．组成 4．应用次数 5．材质 1．型砂 2．填砂方式 造造型3．紧实方式 工艺 4．砂箱特点 5．铸型型腔 6．涂料层 1．充型特点 浇注工艺 2．影响充型速度的主要因素 1．落砂 落砂清理 2．清理
七、消失模铸造的主要优点
必须分型开边，便于造型 无须开边 必须有一定的拔模斜度 有外型芯合组成 一个模型多次使用 金属或木材 基本没有或很小的拔模斜度 单一模型 一型一次 泡沫塑料 有粘结剂、水、附加物经无粘结剂、任何附加物和水的干过混制的型芯砂 机械力填砂 机械力紧实 根据每个零件特点制备专用砂箱 由型芯装配组成空腔 大部分无需涂层 只是填充空腔 浇注系统与浇注温度 砂 自重微振填砂 物理（自重、微振、真空）作用紧实 简单的通用砂箱 实型 必须有涂层 金属与模型发生物理化学作用 主要受型内气体压力状态，浇注系统，浇注温度的影响 翻箱或吊出铸件，铸件与砂自动分离 只需打磨内浇口，无飞边毛刺 需强力振动打击 需打磨飞边毛刺及内浇口 1．铸件尺寸形状精确，重复性好，具有精密铸造的特点； 2．铸件的表面光洁度高；
3．取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品；
4．不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品；
5．采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品；
6．大大简化了砂处理系统，型砂可全部重复使用，取消了型砂制备工部和废砂处理工部； 7．落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度；
8．铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少50%以上；
9．可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的制约，减少了铸件的内部缺陷； 10．负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度； 11．组合浇注，一箱多件，大大提高了铸件的工艺出品率和生产效率； 12．减少了加工裕量，降低了机加工成本；
13．易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产； 14．可以取消拔模斜度；
15．使用的金属模具寿命可达10万次以上，降低了模具的维护费用；
16．减少了粉尘、烟尘和噪音污染，大大改善了铸造工人的劳动环境，降低了劳 动强度，以男工为主的行业可以变成以女工为主的行业； 17．简化了工艺操作，对工人的技术熟练程度要求大大降低；
18．零件的形状不受传统的铸造工艺的，了机械设计工作者，使其根据零件的使用性能，可以自由地设计最理想的铸件形状； 19．可减轻铸件重量； 20．降低了生产成本；
21．简化了工厂设计，固定资产投资可减少30∽40%，占地面积和建筑面积可 减少30∽50%，动力消耗可减少10∽20%；
22．消失模铸造工艺应用广泛，不仅适用于铸钢、铸铁，更适用于铸铜、铸铝等；
23．消失模铸造工艺不仅适用于几何形状简单的铸件，更适合于普通铸造难以下手的多开边、多芯子、几何形状复杂的铸件；
24．消失模铸造工艺可以实现微震状态下浇注，促进特殊要求的金相组织的 形成，有利于提高铸件的内在质量；
25．在干砂中组合浇注，脱砂容易，温度同步，因此可以利用余热进行热处 理。特别是高锰钢铸件的水刃处理和耐热铸钢件的固溶处理，效果非常理想，能够节约大量能源，缩短了加工周期；
26．利用消失模铸造工艺，可以根据熔化能力，完成任意大小的铸件。 八、消失模铸造需要的专用设备
消失模铸造与其他铸造方法的主要区别是它所特有的黑区和白区部分。白区指制模工部和模型组合及涂料烘干工部，黑区指造型浇注工部。 消失模铸造的专用设备有： 白区：
制模工部：预发机、蒸缸、成型机、 模型干燥室等
模型组合及涂料烘干工部：涂料研磨机、涂料混制滚筒、模型烘干设备等 黑区：
造型浇注工部：造型振实台、真空系统、砂处理系统、砂箱、雨淋加砂装置、砂箱运输系统等
九、消失模铸造生产线
1．简易线：投资少，设备简单，适合小规模、小批量生产
2．流水生产线：系统完整，功能齐全，连续作业，适合大批量、大规模生产 开环线 闭环线
十、消失模铸造的关键技术 1．泡塑模型模具制造技术 （1）消失模铸造工艺设计 （2）模具设计 （3）模具调修 2．泡塑模型制造技术 （1）预发泡工艺 （2）模具成型
（3）粘结组合
3．涂料及涂层制备技术 （1）涂料配方 （2）涂料制备 （3）涂料涂敷 （4）涂层干燥 4．微振造型技术 （1）振动台选用 （2）振动参数 （3）操作要点 5．负压浇注技术 （1）真空系数选定 （2）浇注参数 （3）负压规范 6．过滤技术
十一、世界消失模铸造技术的发展趋势
美国学者C.Bates教授等发表了《全球消失模生产技术和市场发展》的论文，比较详细地论述了模样制作、涂料、砂子紧实、浇注、充型和模样热解各个环节的成就和发展趋势，许多北美的企业、高校和行业组织联合起来，组成消失模铸造联盟，对该工艺进行进行开发研究，经过不懈的努力，使该工艺得到不断的改善，工艺过程得到更好的控制，也逐渐被更多的铸造界人士所认同，铸造企业和铸件的使用者都从中受益。1999年美国威斯康星大学的一项市场市场调查表明，在未来的6到10年中，消失模工艺的前景一片光明。市场调查表明：在1990年，有6%的铝合金铸件是使用消失模铸造工艺生产的。预计到2007年，将会有29%的铝合金铸件使用该工艺。从1997年起，灰铸铁和球铁方面也有较大增长，目前约有2%的灰铸铁件是由消失模工艺生产的，预计到2009年将达到15%。
消失模工艺不断为人们所认识，也为新产品的生产提供了足够的信心。通用（美国）、TEKSID（美国）、CASTI（意大利）、INTERMET（美国）、CITATION FORM（美国）、宝马（德国）都已经引进了消失模铸造工艺。
十二、我国消失模铸造的应用现状
消失模铸造技术自九十年代开始在我国进入工业化应用，经过十几年的发展，我国的消失模铸造工业具有了一定规模，成为铸造工业的重要组成部分。消失模铸造技术也被国家重点推广而成为改造传统铸造业应用最广泛的高新技术。
但总的来说，我国消失模铸造的生产应用水平与发达国家仍然有很大的差距。目前，我国的消失模铸造厂家大大小小有数百家。但大部分的工厂生产能力都不大（与国外动辄数万吨的生产能力相比差距较大）。 形成这种状况，除了我国的消失模铸造工业起步较晚之外，还因为：
（一）很难接受技术和工艺的有偿服务，这是我国企业的“通病”，消失模铸造行业也不例外。我国的生产厂家过去在引进消失模铸造时，过分注重硬件设备的引进，而忽视软技术的引进。消失模铸造对于大多数企业来讲，毕竟是新生事物，从接触到理解到应用需要一个过程，是无法一蹉而就的。靠企业自身的技术力量去探索生产技术、产品工艺等，周期较长。所以，厂家在引进消失模铸造工艺时，应当注意对技术和工艺的引进。 （二）我国国产的消失模铸造设备水平能基本满足生产的需要，但提供者对于消失模铸造技术和生产工艺的掌握却差别不一。我们在引进消失模铸造工艺时，应对供应商进行综合评价。 （三）我国引进消失模铸造的历史不长，既有理论又有实践的消失模铸造技术人才还不多。因此，技术人才的培养，是我国消失模铸造工业迅速发展的迫切需要。
现在，我国的消失模铸造处于一个蓬勃发展的历史时期，只要我们能够吸取经验教训，并作出不懈的努力，前景将会一片光明。
十三、消失模应用实例：重型汽车变速箱壳体消失模铸造与树脂砂型铸造对比 项目 尺寸精度 主要壁厚 重量 重量精度 加工裕量 废品率 内废 外废 铸件成本 消失模铸造 GBCT7 6.8±0.2mm 平均65公斤 GBCT7 2 mm 2% 0.7% 310元/件 树脂砂铸造 GBCT9 6~8mm 平均71公斤 GBCT9 3~4 mm 30% 40% 380元/件 比较 ↑2级 ↓∽10% ↑2级 ↓30~50% ↓1000元/吨
关于消失模铸造专用泡沫珠粒的介绍
如果要保证消失模铸造产品的质量好，使用优质的铸造专用泡沫珠粒是关键的一个环节。用包装用泡沫来制造产品的泡沫模型，会因为其发气量，增碳量等不定因素大大影响了铸件产品质量。现在随着消失模铸造业在国内的迅速蓬勃发展，随之而来原辅材料也要求越来越专业化。下面以争光牌消失模铸造专用泡沫珠粒为例，详细介绍消失模铸造原辅材料中的泡沫珠粒的一些技术指标和使用性能： 一、 消失模铸造用专用泡沫珠粒的常规专用名称：
1．消失模铸造专用的可发性聚苯乙烯树脂珠粒（简称EPS）； 2．可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒（简称STMMA）； 3．可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒 {简称EPMMA）。
用户根据铸件的特点和要求来选用需要的品种和规格，以确保获得优质的泡沫塑料模型和消失模铸件。
二、消失模铸造用专用泡沫珠粒产品的适用范围
品种 EPS 适 用 范 围 有色金属（铝、铜等）、灰铁及一般钢铸件 STMMA 灰铁、球铁、低碳钢、合金钢铸件 EPMMA 球铁、可锻铸铁、低碳钢、合金钢、不锈钢铸件等
三、产品的品种规格 指标 色泽 EPS STMMA EPMMA 半透明珠粒 半透明的乳白色珠粒 乳白色珠粒 0.55-0.67 45 8 0.55-0.67 40 10 表观密度（克/毫升） 0.55-0.67 预发泡倍数≥ 挥发份（%）≥
四、珠粒粒径（毫米）
50 6.5 1# 0.60-0.80 2# 0.42-0.60 3# 0.30-0.40 4# 0.25-0.30 5# 0.21-0.25 6# 0.18-0.21
注意事项：本产品含有低沸点烃类发泡剂，在贮存、运输过程中，必须装于内衬塑料薄膜袋的密闭容器中，存放在低温、通风及远离火源的场所。
五、使用方法：
消失模铸造泡沫塑料模型生产过程中如下：
原始珠粒 → 预发泡 → 干燥、熟化 → 成型发泡 → 发泡塑料模
1． 原始树脂珠粒选用
首先根据铸件材质及对铸件质量要求来选择哪个品种，再根据
铸件的最小壁厚来选用珠粒规格。一般选用的原始珠粒的粒径小于或等于铸件的最小壁厚的1/9 - 1/10。 2．树脂珠粒的预发泡
消失模铸造用珠粒的预发泡均采用间歇式预发泡机。间歇式预发泡机有两种即加压式预发泡机和真空式预发泡机。一般真空式预发泡机比加压式预发泡机好。两种预发泡机的预发工艺参数可参考如下： a. 真空预发泡机操作工艺参数： ①加树脂 6秒 ②预热 见下表
③真空下注水 50-75ml/10秒 ④大气稳定 5秒 ⑤真空稳定 20秒 ⑥出料 45秒 真空预发热工艺参数
加料量（克） 夹套蒸汽压力（Mpa） 预发密度（克/升） 共聚树脂500 3-5 EPMMA500 EPS 500
b. 加压式预发机
EPS预发温度为100-105℃； 共聚树脂预发温度为105-115℃； EPMMA树脂预发温度115-120℃；
珠粒的预发倍数一般由预发温度和时间来控制。 c. 预发珠粒的干燥、熟化
真空预发机不仅珠粒预发倍数高，珠粒粒径均匀而且预发的珠粒是干燥的。若采用加压式预发机预发，预发泡后的珠粒含水率高，需要用流化床干燥处理，干燥风温为25-35℃，使珠粒含水率降至2%以下。 经预发后的珠粒须存放一段时间后才能使用，这段时间称为熟化。推荐的EPS熟化时间为： 堆积密度（克/升） 15 20 25 30 5-7 2-3 0.15-0.18 18-20 0.18-0.20 22-25 0.11-0.15 16-22 最佳熟化时间（小时） 48-72 24-48 10-30 5-25 最少熟化时间（小时） 10
EPMMA及共聚树脂预发珠粒熟化时间比上述EPS熟化时间推荐值要短。
最佳熟化时间与环境温度及空气流动情况有关，熟化是否完成，可用珠粒的弹性好不好来判断。注意熟化温度不宜太高，时间不宜太长，否则发泡剂损失过多影响成型发泡质量。熟化后珠粒要存放在密封的容器中，低温贮存。 d. 成型发泡
消失模泡沫塑料一般采用蒸缸成型和压机成型两种工艺： ① 采用蒸缸成型时，加热蒸汽压力(Mpa)
5 2 0.5 EPS 0.1 共聚树脂 0.11-0.15 EPMMA
保温时间要根据模型大小、结构特点等通过试验来确定。
② 采用压机成型典型的成型条件（模型尺寸为50×200×200）为 模型材质密度（克/升） 通蒸汽时间（秒） 夹套蒸汽压力（Mpa） 冷却时间 （秒）
最少 最大 正常
共聚树脂（20） 13 30 13 0.12-0.15 90 EPMMA（26） 10 45 25 0.13-0.15 110 EPS（24） 3 15 9 0.10 130
成型发泡后模型要进行干燥和存放（稳定化），模型在干燥和存放过程中要收缩。EPS模型收率为0.4-0.8%；EPMMA共聚树脂模型收缩率为0.2-0.4%；因此在成型模具设计时要考虑泡沫塑料模型的收缩率。
0.15-0.18
消失模铸造工艺的几方面优势 1 技术方面
1）模型设计的自由度增大
新工艺有可能进行造型设计，并完全可以从第一阶段就能在模型上增加一些附加功能。例如：柴油预热器有一个特殊功能部件，它可采用消失模铸造工艺进行制造，而不能采用传统铸造方法生产。
2）免除了铸件生产中使用的砂芯 3）很多铸件可以不要冒口补缩 4）提高铸件精度
可获得形状结构复杂，可100%重复生产高精度铸件，可使铸件壁厚偏差控制在-0.15~+0.15mm之间。
5）在模型接合面不产生飞边 6）具有减轻铸件重量约1/3的优势 7）减少加工余量
可以减小机加工余量，对某些零件甚至可以不加工。这就大大减少了机加工和机床投资（例如，对于不同情况可以减少一半投资）。 8）与传统空腔铸造相比，模具投资下降。 9）完全消除了传统的落砂和出芯工序 2 经济方面
1）可整体生产复杂铸件
采用新工艺设计，分块模型可胶合组成整体模型，铸成复杂整体部件，对比原先多个铸件组合装配部件（如柴油预热器）而言，可获益1到10倍。 2）减少车间人员
建立消失模铸造工厂，所雇员工数量少于传统铸造工厂，因此应当考虑这一因素。 3）铸造工艺灵活
铸造工艺的灵活性非常重要，因为新工艺有可能同时生产在砂箱中变化放置大量类似的或不同的铸件，浇注系统也因此十分灵活。总之，我们可以说，每种优势都与经济利益相一致，同时还改善了工作条件。 3 环境保护
聚苯乙烯和PMMA在燃烧时产生一氧化碳、二氧化碳、水及其他碳氢化合物气体，其含量均低于欧洲允许的标准。干砂可使用天然硅砂，100%反复循环使用，不含有粘结剂。模型使用的涂料是在水中添加粘结剂等辅料组成，不产生污染。