消失模铸造（V-EPC）铝合金
上缸盖有关说明
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一、 消失模工艺的优缺点，和重力铸造、低压铸造相比，在工艺上、结构强度、制造成本上有哪些不同？
(一) 三种铸造工艺简介和比较
1. 金属型砂芯铸造工艺流程（含金属型重力铸和金属型低压铸工艺）
1) 金属型重力铸造工艺
金属液在地球重力作用下注入装配了砂芯的金属铸型，金属凝固后得到铸件的工艺 2) 金属型低压铸造工艺
低压铸造的教主部分的原理和设备与重力铸造不同，它是使液体金属在压力作用下充填型腔，以形成铸件的一种方法。由于所用的压力较低，所以叫做低压铸造。其工艺过程（见下图）是：在密封的坩埚（或密封罐）中，通入干燥的压缩空气，金属液2在气体压力的作用下，沿升液管4上升，通过浇口5平稳地进入型腔8，并保持坩埚内液面上的气体压力，一直到铸件完全凝固为止。然后解除液面上的气体压力，使开液管中未凝固的金属液流坩埚，再由气缸12开型并推出铸件。
低压铸造的工艺示意图
1-保温炉2-液体金属3-坩埚4-升液管5-浇口6-密封盖7-下型8-型腔9-上型10-顶杆11-项杆板12-气缸13-石棉密封垫
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2. 消失模铸造工艺流程
工艺区别：由上工艺流程可见，消失模工序简单：省却了制芯，清理回用芯砂等工序；工艺上，消失模用干砂型臵换了金属型铸造的金属模，因而铸件冷却过程没有了金属模的激冷影响，但消失模铸造对于其模型气化过程产生的金属液被碳化气化形成铸造缺陷的工艺控制过程较复杂。详细比较在介绍消失模铸造法后具体分析。 (二) 消失模铸造法技术概述 1. 概念
消失模铸造又称负压实型铸造(即 V-EPC法)，是将与铸件尺寸形状相似的泡沫塑料(EPS)制成的模型，刷涂耐火涂层并烘干后，埋入无粘结剂的干砂中造型，采用微震加负压紧实，在没有芯子甚至没有冒口的情况下浇入液态金属，并在浇铸和凝固过程中继续保持一定的负压，高温的液态金属使泡沫塑料模型气化并占据模型位臵，取代形成铸件的一种新型铸造方法。简而言之，消失模铸造模具是在铸造过程中，模型气化消失，而模型就是造型时用的模样。国外的叫法主要有：Lost Foam Process (U.S.A)、 P0licast Process(Italy)等。
消失模铸造法示意图
2. 消失模铸造的技术特点
实型；无砂芯；几无拔模斜度；负压成型；浇注时模型消失发气但没有砂型的发气；凝固时负压，少激冷，少温差。
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3. 关键设备及技术
关键设备：
预发泡机；模片成型机；模型粘接机；造型振实台；浇注机；固熔化炉。 关键技术：
模具设计与制造；成型工艺及技术；粘接工艺及技术；涂料配比及工艺；浇注及排气系统设臵工艺；铝合金融化处理及浇注工艺。 (三) 消失模铸造法的优势
消失模铸造（V-EPC）利用其真空系统和砂处理系统，得到表面极光洁又无碳缺陷的铸件，特别适宜做中大件。用泡沫模替代蜡模挂涂料制壳的办法涂层可比精密铸造少一半，缩短了生产周期，降低了成本，而且可以不因蜡模软化变形和较大收缩而制作更大的精密铸造铸件。消失模铸造（V-EPC）采用了低压铸造，并直接用泡沫模的紧实干砂型浇注，不但浇注平稳，又能在压力下充填，避免了高温熔炼浇注带来的缺陷，成品率大幅提高。
因此，消失模铸造（V-EPC）工艺在铸件的复杂形状，高精度，优良的内部质量适用范围，降低了成本，使消失模工艺更具竞争力。具体的优势所在之处主要有以下几个方面： 1. 技术优势
(1). 设计灵活，为铸件结构设计提供了充分的自由度，可以通过泡沫塑料模片组合铸造出高度复杂的铸件。
(2). 铸件重量轻，消失模铸造是一种近无余量、精确成型的新工艺，与传统的金属型铸造及砂铸工艺比较，该工艺无需取模、无分型面、无砂芯，因而铸件没有飞边、毛刺和拔模斜度，铸件重量比传统方法降低10%-15%左右。
(3). 铸件精度高。铸件表面粗糙度可达Ra3.2至12.5μm；铸件尺寸精度可达CT7至9；加工余量最多为1.5至2mm，可大大减少机械加工的费用，和传统砂型铸造方法相比，可以减少40%至50%的机械加工时间。又由于铸件表面光洁，流体流道阻力小，特别适用于发动机进排气管，缸盖等铸件，能提高功率10%以上
(4). 凝固过程没有激冷，便于同时凝固过程控制，铸件凝固收缩造成的缺陷减少。 (5). 工艺补正量少，无传统铸造中的砂芯，不会出现传统砂型铸造中因砂芯尺寸不准或下芯位臵不准确造成铸件壁厚不均。并减少了由于型芯组合而造成的尺寸误差, (6). 没有毛刺飞边，清理工作量小。
(7). 清洁生产，型砂中无化学粘结剂，低温下泡沫塑料对环境无害，污废水排放，废气排放少，旧砂回收率95%以上。
(8). 设备简单，对于要求较低的铸件生产来说，投资成本比砂型生产线降低50%以上。
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但对于要求高的复杂铝合金铸件来说，因为工艺要求较高，对主要设备的功能和稳定性的要求也随之提高。
(9). 劳动强度低，特别是泡沫模生产，粘接，涂料工序可全部使用女工。 (10).
可群铸，单箱生产效率高，一套生产线可同时生产多种不同铸件。
综上所述，消失模铸造（V-EPC）由于其精度高，设计灵活，可铸造出高度复杂的铸件。同时，这种加工制造法具有材料对环境无害，投资和生产成本低，减轻铸件毛坯的重量轻，机械加工余量小等优点，被称为“划时代的铸造工艺”。 2. 环保优势
（1）消失模铸造（V-EPC）采用干砂，不采用传统铸造的各种粘接剂和附加物消失模铸造浇注时气体排放仅为湿型砂树脂芯的1/4-1/10。V法铸造则更少。型砂可不断回用，不弃砂。
（2）由于采用电炉熔化金属，远比传统冲天炉气体排放量少很多。铝合金精炼采用氩气旋转和喷入脱气，极少有害气体排放。
（3）冷却水循环使用，无需排放。
消失模铸造由于在制造复杂发动机铸件中的环保优势，被誉为二十一世纪的“绿色铸造”。 3. 优势
鉴于消失模铸造的环保、成本、铸件精度以及光洁度等一系列优势，国家科技部于一九九九年将消失模项目作为新工艺新技术推广项目推荐，列入国家科技成果重点推广计划指南项目，编号99010202A。由于国家的扶持，本世纪以来消失模铸造技术开发及工业化应用得到快速发展。 4. 产品与技术的发展前景
1) 汽车发动机零件的设计要求
由于能源危机，汽车行业正加快向轻量化发展；
由于汽车速度越来越快，对汽车零件重量要求越来越轻；
由于汽车的性能越来越先进，发动机零件的形状也越来越复杂，这些情况都对消失模铝铸件需求量大增。 2) 国外市场的迁移
欧美的品牌汽车，如通用，奔驰，宝马，以及菲亚特集团的多种中高档汽车中，其发动机零件，特别是缸盖，缸体，进气管的消失模铝铸件应用广泛，这些汽车公司纷纷大举进军中国市场，消失模铝铸件市场必将随之而来。
二、 国内、国外的消失模现状。
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1958年，美国的H.F.shroyer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(专利号USP2830343)。最初所用的模样是采用聚苯乙烯(EPS)板材加工制成的。采用粘土砂造型，用来生产艺术品铸件。1961年德国的Grunzweig和Harrtmann公司购买了这一专利技术加以开发，并在1962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H.Nellen和美国的T.R.Smith于19年申请了专利。由于无粘结剂的干砂在浇注过程中经常发生坍塌的现象，所以1967年德国的A.Wittemoser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“粘结剂”。这就是所谓“磁型铸造”。1971年，日本的Nagano发明了V法(真空铸造法)，今天的消失模铸造在很多地方也采用抽真空的办法来固定型砂。1980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(Full Mold Process，Inc)”的批准。在此以后，该专利就无效了。因此，近20年来消失模铸造技术在全世界范围内得到了迅速的发展。
经过二十年的试验，随着原专利的到期，欧美和日本在上世纪80年代后期逐步开始了消失模铸造工业化生产。其中，欧美在铸铝和铸铁上都取得了成功。最具代表性的是在1990年美国通用汽车公司在Saturu建立了一个年产5.5万吨的新铸造厂，有三条全自动的消失模铸造生产线生产汽车发动机铝机体，缸盖。上世纪末他们又再建了六条生产线，建成年产达3.5万吨铝合金的消失模铸造厂。目前，美国铝件消失模产品产量吨数接近铸铁；但因铝比重小，实际产量为铁的2.5倍左右。1991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1.5万吨。1993年德国宝马公司建成年产20万只各种规格铝合金气缸盖的消失模生产线。
目前，国内消失模铸造发展极快。据不完全统计，干砂消失模年产量已近三十万吨，汽车覆盖件的树脂砂消失模件已近六十万吨，但多为黑色金属铸件。发动机铸件很少，汽车发动机上的机体、缸盖、排气管等难件还没有形成真正意义上的工业化生产。国外大量生产发动机消失模铝件，但由于其工艺难度，国内除福清龙泰公司外还没有其他厂在发动机复杂铸铝件上取得突破。
三、 局限与替代品的威胁
消失模铸造工艺与其他铸造工艺一样，有它的缺点和局限性，并非所有的铸件都适合采用消失模工艺来生产，要进行具体分析。主要根据以下一些因素来考虑是否采用这种工艺：
1.铸件的批量——对于缸盖缸体进气管等复杂和高精度件，批量大小均能适应，经济效益均优于其它铸造方法，但对于简单粗糙件，则宜选用砂铸件。
2.铸件材质——材料强度较低与较高的顺序大致是:铝合金-灰铸铁-普通碳素钢-球墨铸铁-低碳钢和合金钢，对于高强度无需重量轻的铸件，选用黑色金属件为优。 3.铸件大小——主要考虑相应设备的使用范围（如振实台，砂箱）。
4.铸件结构——铸件结构越复杂就越能体现消失模铸造工艺的优越性和经济效益，但对于结构上有狭窄的内腔通道和夹层的情况，采用消失模工艺前需要预先进行实验，
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才能投入生产。
虽然消失模铸造工艺技术有一定的难以替代性，但它也有缺点与不确定性。还需要根据铸件而具体情况分析。
四、 上缸盖样品的试制时间和费用估算。
模具制造30天，样品制造60天，共90天。费用在计算中，容后天回复。
五、 能否用重力铸造制造上缸盖？
用重力铸或低压铸制造上缸盖有可能，但原铸件是为消失模设计的，其铸件结构适合消失模工艺，如果用重力铸或低压铸做，利用一些厂家已有设备，有可能降低铸件采购价格。但带来如下风险和后遗症：
1. 保留铸件原设计尺寸和光洁度以及基本没有拔模斜度的情况下，模具会相当复杂，
在提高型砂面光洁度，寻找适当的工艺方法方面也需攻关，对供应商要求高。 2. 如对铸件结构作适当改进，使适应重力铸或低压铸工艺要求，这样，铸件壁厚乃至重量增加，光洁度降低，机加工量增加…，产品厂不一定通过。
3. 国内汽车公司往往订购数量不多，但对供应商在设备，厂容，管理上的要求超越了
实际需要，造成供应商投入过高而成本提高，本项目中，如能对供应商的要求按项目的实际需要而循序渐进，估计可得到一个双方相宜的价格。
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