消失模铸造技术可行性分析报告

一、项目简介

消失模铸造又称负压实型铸造(即 V-EPC法)，是将泡沫塑料(EPS)制成的模型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，在浇铸和凝固过程中继续保持一定的负压使泡沫塑料气化继而被金属取代形成铸件的一种新型铸造方法。

消失模铸造具有以下特点：

1、铸件一次成型，尽寸精度高。由于采用极易气化的泡沫塑料作模型，浇铸前无需取出造型模具，无分型面，无芯子，因此产品无飞边毛刺，无拔模斜度，减少了由于型芯块组合而造成的尺寸误差，产品的尺寸精度和表面粗糙度接近熔模精密铸造。同时，因为采用干砂造型，根除了由于型砂中的水、粘结剂、附加物带来的缺陷，铸件废品率显著下降。此外这种新工艺对操作工人的技术水平要求不高，对铸造行业有着巨大的吸引力。虽然泡沫模型的变形和泡沫材料的热解产物可能会对铸件的质量带来不利影响，但只要对模型材料和制模工艺、涂料以及干砂紧实等环节进行严格的控制，完全可以克服不利的影响因素，获得优质的精密铸件。

2、可以大大改善铸造车间的环境条件，容易实现无污染生产。低温下聚苯乙烯(EPS)对环境完全无害，浇注时排除的有机物量极少(只占铁水重量的0.3％)，而采用自硬砂浇铸时的有机物排放量占到5％以上；同时 EPS产生有机物的时间短，易于收集，可以通过对砂箱抽真空进行集中处理，实取对环境的无公害排放。此外EPC法清理工作量大大降低，噪声少、一氧化碳和石英粉尘危害小，旧砂回收利用率可达95％以上，整个工艺过程容易实现机械化、自动化生产。

3、铸件形状、结构不受限制，为制品设计提供了充分的自由度。原先由多个零件加工组装的构件，可以通过分片制模然后粘合的办法进行整体浇铸；原先需要加工形成的孔、洞可以直接铸出，这就大大减少了加工装配的工时和费用。

4、生产制造成本低，设备投资小。由于气化模的制作成本低(仅为木模价格的 l／3)，材料来源广泛，所需的成形设备少，投资小。一般说来采用 EPC技术，设备投资可减少30％—50％，铸件成本可下降20％一30％。当然，模具的设计和制造会影响铸件生产的成本和效率，如果采用当代先进的快速制模技术和并行环境下的计算机模拟仿真技术，存在的问题是可以得到很好的解决的。

因此，可以充分信任消失模铸造技术符合铸造发展的总趋势，有着广泛的发展前景。

二、国内外现状

使用泡沫塑料制造金属零件的方法最先由美国人 H.F.Shroger于1958年4月15日取得专利(美国专利号：2830343)，当时泡沫模型还是采用泡沫板材加工的，用含粘结剂的型砂造型。1962年美国人 M.C.flemings用干砂和泡沫模生产铸件。80年代初这种方法开始应用于工业生产。1982年福特汽车公司在Essex工厂建成了一套年产2．5万只铝合金进气歧管的EPC中间试验装置获得成功，紧接着于1984年耗资1100万美元建立了占地19万 m²、生产能力 180型／ h、年产100万只铝合金进气歧管的高度自动化生产线，揭开了 EPC技术在先进工业国飞速发展的序幕。

1990年通用汽车公司在 Saturn建成年产铸件5.5万 t(24万辆轿车)10万 m²的铸造厂，其中有三条全自动的 EPC生产线，生产铝合金四缸缸体、缸盖和珠光体球铁曲轴及两种型号的传动差动壳体。

1991年，意大利菲亚特公司在都灵建成当时欧洲规模最大的 EPC车间(4400m²)，年产铸铁件5000～15000t，60～120型／h，自动化程度非常高，全车间仅22名生产人员。

鉴于 Essex工厂、Saturn和都灵工厂的巨大成功，铸造界对EPC技术产生了浓厚的兴趣。在北美、西欧和日本等先进的工业国家，铸造界的企业家们以极大的热情投入 EPC技术的开发研究，取得了前所未有的进展。

南京航空航天大学自八十年代中期即开始该项技术的研制，先后承担了国家科委重点攻关项目、航空科学基金项目、江苏省九五重大攻关项目、江苏省科委应用基金项目等的研制，主持完成的“用型内处理法制备复合材料和复合结构”获航空工业总公司科技进步二等奖。所开发的消失模技术居国内领先地位，先后开发了消失模铸造柴油机气缸、大型风机机座、电机转子、空调器部件(重0.95Kg)、磨球、锌合金模具等数十种零件，既可用于铸铁件、铸钢件，也可用于有色金属铸件。所合作的企业均取得了良好的经济效益和社会效益。

三、技术经济分析

以产品最大尺寸60CM、重量25KG的铸铁件为例，按年产1000吨计算：（不包括厂房、铁水熔炼、工装、夹具、水电、发泡设备等。）

1、设备投入20万元

A．真空系统

B．涂料系统

C．消失模系统

D．砂箱系统

E．振动系统

F．检测系统

2、产品成本

泡沫塑料模3.5元／件

涂料0.8元/件

辅料0.5元／件

铁水70.0元/件

人工2.5元/件

水电0.1元／件

其他3.0元／件

合计80．4元／件

3、产品标准、质量保证体系

按精密铸造标准生产、检验。

4、环保要求

本工艺对环境不构成污染，操作环境远远好于普通铸造，无“三费”问题。

5、工艺路线

6、资金需求

固定资产投资20万元(不含普通铸造用设备)

流动资金40万元(按当月产品售出下月资金回笼)

7、人员构成

操作工人8人

技术人员2人

管理人员2人

财务人员2人

合计14人

8、经济分析

#产品售价25×5.0＝125元／件(按每吨5000元计算)

#每件利润(125—80.4) ×( l—0.17)＝36．22元/件

假设除专用设备外的投资为40万元，总投资60万元，日产量按每天140件计算，则：

#年销售收入1000吨 ×5000元/吨＝500万元

#年利润1000吨 ×1000÷25×36.22＝144.88万元

#投资回收期=600000÷36.22÷140/30»4月

四、合作方式

技术转让，技术入股。

五、联系方式

南京航空航天大学孔祥浩科技开发办公室主任

电话：025-84892757手机：13851550745邮箱：std01@nuaa.edu.cn

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