消失模铸造法问题调查报告
消失模铸造法问题调查报告
实践目的
本人是太原工业学院机械工程系材料成型及控制工程专业的一名普通学生，想要找一个与自己专业对口的实习单位进行实习。这次实习的主要目的有如下几点：1、了解现代工业的发展状况和自己的就业方向。2、能够熟练把所学的知识运用于实践，能够把实践中学到的东西总结成理论知识。3、从实践中了解今后学习的重点和需要注意的地方。4、初步规划自己的事业及发展方向。
实践内容
我的家乡交城县重工业比较发达，铸造厂尤其多，铸造厂的生产过程也与我的专业相对口。因此，我于201*年暑假在交城县夏家营工业园区太原市三高能源发展有限公司交城分厂进行了为期一个月的实习。本厂投资俩千余万元，拥有工人120余人，日生产量3吨，是一家生产工艺先进，人员管理合理，效益良好的工厂。本厂使用的主要原料是14号生铁和熟铁，辅助原料有球化剂、孕育剂、麦芽糊精、羧甲基纤维素钠、粘土、炭黑、特一粉、白乳胶、甲醛等。本厂的成品是按照图纸和要求加工好的球墨铸铁。
本厂主营球墨铸铁的铸造，铸造方法是消失模铸造法。球墨铸铁是在熔炼过程中经过球化处理,使石墨形成球状的一种铸铁。它具有较高的机械性能和良好的铸造性能。由于球铁生产成本比铸钢低,机械性能比一般铸铁好,因此目前已得到广泛应用；消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。
本厂分为四个车间：白区、黑区、机加车间、油漆车间。它们的具体工作和产品的加工流程如下：
白区负责制作塑料泡沫模型，具体操作如下：1、把可挥发性聚苯乙烯放入发料机进行发料。2、把料充入模具中，在高温高压下炼制出塑料泡沫模型。3、把泡沫模型打磨光滑。4、塑料泡沫上涂抹耐火材料（耐火材料的配置下面将详细介绍）。5、烘干。6、把耐火材料薄或是没涂抹到的地方继续涂抹。7、把涂抹好耐火材料的塑料泡沫与涂抹好耐火材料的引流支架连接，从而形成完整的模型。
黑区负责球墨铸铁的铸造成型。具体操作步骤如下：1、把完整的模型装入沙箱（具体操作比较复杂，此处只做概括），流入沙子，然后震动摇匀。重复操作上述步骤，直到把模型全部装入沙箱。2、沙箱上面铺一层透明塑料，然后把耐高温漏斗和完整模型连接，再把耐火材料涂抹到漏斗与完整模型连接处。最后把沙箱上再铺一层沙子，使其压紧透明塑料。3、将沙箱抽成真空负压，使里边的沙子硬化成型。4、将炼好的铁水通过漏斗浇入沙箱中（具体炼铁过程比较复
杂，下面会详细说明）。4、经过24小时后将铸好的模具取出。5、用大斧头把机件从机架上敲下来，机架可切割成小块后回炉继续炼制。6、从每炉的机架及原料14号生铁中选取样品进行化验（化验包括成分的检验和晶相的检验）7、将半成品机件上的耐高温沙土用抛砂机进行清理。8、把机件和机架相连接处的凸出部分用砂轮磨平。9、把半成品机件上不平的面用刀具进行初步加工。
机加车间负责半成品的加工，此加工主要为铣床铣面和钻床钻孔；加工好的半成品送入油漆车间进行油漆，具体操作为：1、将半成品用打磨器打磨好表面。2将半成品放入草酸池约十分钟进行除锈。3、然后放入水池中一分钟洗掉残留的草酸。4、再放入磷酸池中约十分钟是半成品表面光滑。5、再放入一种绿色溶液池中约十分钟。6、最后把半成品放入沸水池中，约半分钟，是半成品出水后能很快把水挥发掉。7、出水后的半成品进行油漆加工成品。
以上四个车间的工人皆为普通工人，工资平均为201*元/月。除上述车间人员和管理人员外，还有负责生产的技术人员平均工资为10000元/月。他们主要负责和根据厂商发回来的图纸计算出竞标价格进行竞标，竞标成功后根据图纸用高温切割机把塑料泡沫切割、拼接成图纸中要求的规格。（然后按上面白区的第四步及以后的步骤进行加工）。最后把成品送入委托方手中让其检验产品的型号、性能是否符合要求。若符合要求则把图纸发给模具生产商，让其生产泡沫模具。然后大规模生产。
生产中耐高温材料和球墨铸铁铁水的配置是生产的关键，下面分别展开介绍：
皂粉70克、麦芽糊精201*克、羧甲基纤维素钠1000克、粘土800克、炭黑1000克，配好后放入装有数十个铁球的回转箱，然后加入70000克特一粉，再加入50升水，再加入白乳胶1500克，最后加入一瓶盖37%~40%的甲醛溶液。回转箱转动5个小时后耐火溶液配置完成，即可涂抹塑料泡沫。
球墨铸铁的配置主要添加剂是：球化剂和孕育剂。球化剂使铸铁中的石墨呈球状析出的铁水添加剂叫球化剂。其主要成分为：金属镁、稀土、硅铁及其他孕育剂；孕育剂是一种可促进石墨化，减少白口倾向，改善石墨形态和分布状况，增加共晶团数量，细化基体组织，它在孕育处理后的短时间内（约58分钟）有良好的效果。主要适用于各种情况的一般然件或后期瞬时孕育。孕育剂主要成份：Si：7280%、AL：0.5--1.5。使用方法：1、倒包孕育：将孕育剂加入包内，然后冲入铁水，使其均匀熔化，即可浇注。2、加入量为约为铁液重量的0.20.4%。
球墨铸铁的配置过程为：1、称取690kg14号生铁，100kg熟铁，300kg回炉铁，逐步放入高温炉中进行炼制，炉心温度可达1600℃。2、炼制好后人工把炉面的杂志除掉。3、将26kg球化剂放入包中，将俩铁锹孕育剂洒到球化剂上，然后在包中放入俩块废品。4、在炉面洒孕育剂，然后除杂质。5、炉中的铁水浇如包中，然后除杂质。6在包面洒一铁锹孕育剂，除杂质。7、在包面洒一铁锹孕育剂。8、把铁水浇入沙箱。
实践结果
在实际中总是存在各种各样的次品，本人把理论知识运用到实际中，深刻分
析，不断观察，总结出了各种次品产生的原因和解决方法，如下：
缺陷名称模样外观正常，内部熔接不良产生原因1、成型加热时间短或蒸汽压力低2、预发泡珠粒干燥，熟化温度高或时间长1、珠粒未完全充满模腔。2、模具结构不合理。解决办法1、控制珠粒干燥熟化温度和时间2、调整发泡剂含量1、改进填充方法，调整压缩空气压力。2、改进模具结构。模样不完整，轮廓不太清楚模样大面积收缩1、成型时间太长或温度太高。1、缩短成型时间，降低成型温2、冷却时间不够，冷却速度太度。快2、调整冷却速度和时间。1、加料不均匀。2、加热或冷却不均匀。3、模具结构不合理。1、确保加料均匀。2、确保加热冷却均匀。3、改进模具结构。模样局部收缩模样尺寸增大，膨胀变形表面粗糙，珠粒局部有凸凹模具未能充分冷却，托具时间太1、调整托具时间。早2、充分冷却模具，使温度低于60℃1、珠粒密度低或未完全熟化。1、提高珠粒预发密度，采用熟化2、发泡时间不够。好的珠粒。3、泡粒发泡剂含量低。2、延长成型时间。3、提高预发泡珠粒发泡剂含量1、成型时间太长。2、冷却速度太快。1、发泡珠粒熔接不良。2、冷却水压力过高，时间过长。3、预发珠粒密度低。1、缩短成型时间。2、减慢冷却速度。1、蒸汽压力成型温度要适当。2、调整冷却水压力和冷却时间。3、提高预发珠粒密度。模样表面珠粒界面凸出模样中含有冷凝水模样由模具中取出时损坏变形1、模样与模具中有黏贴现象。1、定期润滑模具工作表面。2、托模时水压和气压太大。2、控制压缩空气和水的压力。实践总结
1、现代工业是朝着低污染高效率的方向发展，但有些企业由于投资太大，
还是守着陈旧的设备和生产工艺不放。因此我们在学习中，不仅要学习先进的生产工艺，还要学习已经陈旧的工艺。
2、工厂中的担任要职的老工程师大都不懂计算机。因此，在学校学好电脑
知识，能熟练运用与专业相关的软件相当重要。3、工厂需要的是去了以后直接就能干的人。因此，我们在学校要多多实践。
例如：对于机械工程系的学生，要抓住一切机会练熟各种车床的操作及先进数控机床的操作。
4、瘦死的骆驼比马大，大学生工作十年后，有着丰富的工作经验，这时候
是创业的最佳时机，也是人生走向辉煌的最佳时机。
扩展阅读：消失模铸造去碳因素法防止铸钢增碳再研究
消失模铸造去碳因素法防止铸钢增碳再研究
摘要：一直以来，消失模低碳钢件的增碳问题被很多专家视为该工艺的“禁区”，
也是各专家学者研究的热点课题。笔者通过在泡沫珠粒中加入少量辅助材料，成功地解决了消失模工艺生产低碳钢的增碳问题。
关键词：消失模，低碳钢，增碳，添加料
Abstract:Allalong,theproblemofcarbonrationinlostfoamlow-carbonsteelis
regardedasthe"ForbiddenZone"byalotofexperts,butalsoisthehotstudytopicsofthevariousexpertsandscholars.Theauthoraddingasmallamountofauxiliarymaterialintofoambead,successfullyresolvedtheproblemofcarbonrationoflowcarbonsteelbytheEPCprocess.
Keyword:Lostfoam,low-carbonsteel,carbonration,auxiliarymaterial
前言：
50年前消失模铸造法在美国诞生，以其诸多优势吸引了各国铸造人士，并在过去几十年来得以工业化生产。但消失模铸造增碳问题一直未得到解决，尤其是低碳钢件。
目前，各企业通常用共聚料代替聚苯乙稀以防止铸钢件增碳。而在用EPS防增碳方面，长春创新公司老总刘立中先生和江西丰远铸钢公司老总赵光先生用排碳法也能实现铸钢件不增碳。排碳法对大型铸钢件比较好操作，但对于形状复杂的小型铸钢件操作起来比较麻烦。
经长期生产实验，笔者发现有一种物质在高温下能分解大量氧气，暂取名为AO。该物质加入到预发泡前的原料珠粒中，可实现消失模铸件不增碳。通过多次的试验现，发现AO物质的加入量为2.1%左右时，其防止增碳的效果最佳。本文对加入2.1%AO物质的EPS进行了相关试验检测，并通过实例证实了其防止增碳的效果。这种加入了AO物质的EPS由华中科大叶升平教授命名为增氧EPS。
一、增氧EPS成分分析（以下分析和试验由小贺在华中科大完成）
1、发泡剂含量
检测方法：①原始珠粒10~20g；②在30~35℃热风中吹10分钟，使其表面
水分挥发后，约取1~2g，称量W0；③放置在烘箱内（EPS为110℃，共聚料为150℃），烘烤1小时，称其重量Wt；④代入公式：（W0－Wt）/W0，计算出挥发物含量。
考虑到珠粒中挥发物中约有0.5%苯乙烯单体存在，将挥发物含量减去0.5%，可作为发泡剂含量的估算值。
检测数据如表1所示。
表1发泡剂含量测定
W0Wt发泡剂含量未预发2.007g1.886g6.04％预发后1.737g1.677g4.60％对比发泡剂含量要求，预发前EPS发泡剂含量必须≥5.5%，预发后比预发前少1％～1.5％左右。增氧EPS预发前后的发泡剂含量分别为6.04%和4.60%，符合要求。
2．热失重（TGA）分析
分别对增氧EPS、普通EPS和共聚料进行热失重分析，在氩气气氛下其差热分析数据如图1、图2、图3所示。
共聚物tga1201*080试样重量%60系列140201*-20温度100201*00400500600
图2-1，共聚料差热分析曲线
EPStga1201*080试样重量%6040201*100201*00温度400500600图2-2，EPS差热分析曲线
增氧EPStga1201*080试样重量%6040201*-20温度图2-3，增氧EPS差热分析曲线
100201*00400500600由图中数据可知，EPS在约300℃开始分解，约450℃完全分解；增氧EPS在约120℃就开始分解，约420℃完全分解；共聚料在约120℃就开始分解，约450℃完全分解。相比而言，从开始分解温度来看，增氧EPS与共聚料相近，且均比普通EPS低；从分解曲线斜率来看，增氧EPS介于普通EPS与共聚料之间；从残留物来看，增氧EPS与共聚料均无残留物，普通EPS略含残留物。
由此可以认为增氧EPS与EPS成分相近，且其中含有某些可裂解出氧的物质，其发气速率较共聚料低发气量明显少于共聚料。
3、透析分析
图2-4，EPS透析图图2-5，增氧EPS透析图
图2-6，EPS透析图图2-7，增氧EPS透析图增氧EPS的透析图显示，增氧EPS基本是EPS的类型，100%苯乙烯生产，有可能加入了一些分子改变剂之类的东西，更说明了增氧EPS和EPS成分相近。
二、增氧EPS铸造实例
1、发泡
增氧EPS采用间歇式预发机预发。实验产品为汽车零件轴承座，预发泡密度为20~22gL，预发效果理想。2.浇注系统的设计
试验设计增氧EPS模样与普通EPS模样处于相同浇注条件下，如图，每条横浇道分别连接两个增氧EPS模样和两个EPS模样。
图3-1，浇注系统
3、增碳结果分析
轴承座为40钢，增氧EPS泡沫模样为7.6g，普通EPS泡沫模样为8g。对铸件取样分析碳成分，其结果如表2所示。
图3-6，上表面取点图3-7，侧面取点图3-8，下表面取点
表3-1碳含量分析
测量位置上表面上表面向下15mm下表面下表面向下15mm侧面侧面向下15mm增氧EPS碳含量0.4130.3930.4260.4010.4070.406EPS碳含量1.0470.5771.0560.5891.0640.573以上数据表明，增氧EPS防增碳效果要明显优于普通EPS，尤其是在表面增碳方面。对增氧EPS进行简单燃烧试验，增氧EPS燃烧速度快，几乎无烟且残渣少。4、表面质量
单从泡沫模样的外观上来看，增氧EPS模样的表面质量与普通EPS模样无太大差别，但从铸件的表面质量上来看，增氧EPS铸件的表面质量要好于EPS铸件。
图3-10，EPS铸钢件图3-11，增氧EPS铸钢件
从图中可以明显看出，增氧EPS制品表面质量和光洁度要明显好于EPS。由此可以得出，增氧EPS浇注时产生的残渣、夹杂要明显少于EPS，这也可以证明增氧EPS的燃烧、分解效果要好于EPS。
结论：
1、在炮沫珠粒中加入AO能控制小型低碳钢件的增碳；2、AO加入量为2.1%时，发泡密度为20~22g/L效果最好。
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