本發(fā)明屬于消失模鑄造技術領域，尤其涉及一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法。

背景技術：

消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的先進工藝，它符合鑄造技術發(fā)展的總趨勢，有著廣泛的發(fā)展前景，其優(yōu)越性毋庸置疑。消失模工藝技術中，模樣材料的開發(fā)與模樣制備工藝尤為重要：首先是有了模樣材料才會有消失模（實型）鑄造技術，而消失模鑄造技術的發(fā)展，要求有性能更優(yōu)越的模樣材料，及其制備工藝。

目前，消失模鑄造采用的泡沫模樣所用原材料為可發(fā)性樹脂珠粒，主要有三類產(chǎn)品：可發(fā)性聚苯乙烯（eps）、可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲酯（epmma）、苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚樹脂（stmma）。可發(fā)性樹脂珠粒經(jīng)“預發(fā)泡→干燥、熟化→成型發(fā)泡→發(fā)泡塑料模樣”步驟完成泡沫模樣的制備流程。珠粒經(jīng)內(nèi)部發(fā)泡劑及外部空氣、水汽進入并擴張膨脹，其體積增大數(shù)十倍，形成內(nèi)含無數(shù)空泡的泡沫結(jié)構(gòu)。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題：1）現(xiàn)有各類可發(fā)性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，如eps（可發(fā)性聚苯乙烯樹脂珠粒）、epmma（可發(fā)性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒）、stmma（可發(fā)性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒）等，均不同程度存在高溫熱解固態(tài)產(chǎn)物殘?zhí)荚斐傻奶亢?、夾渣等表面缺陷。2）現(xiàn)有各類可發(fā)性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，在澆注溫度高溫下，熱解過程需吸收大量熱量，造成前端金屬液快速降溫，導致鑄件充型前端流動性下降，易產(chǎn)生冷隔缺陷，而且隨著金屬液前端溫度的下降易導致泡沫模樣熱解氣化不充分，液態(tài)和固態(tài)殘余物增多，與過冷金屬液一起形成消失模鑄造特有的豆腐渣冷隔現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術中的存在問題提供一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，本發(fā)明在高溫鐵液置換的分解燃燒過程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔內(nèi)富氧氣體一方面可促進白模內(nèi)碳原子燃燒氣化，減少泡沫熱解產(chǎn)生的殘余固態(tài)產(chǎn)物；另一方面可促進白模有機物富氧燃燒，使燃燒充分，放出更多熱量，彌補白模熱解過程的吸熱降溫；并且更多的活性氧原子可促進白模的裂解程度和裂解速度，從而有效解決了上述技術問題。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明提供了一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，包括預發(fā)泡、干燥熟化及成型發(fā)泡工序，在富氧氣氛下，于預發(fā)泡階段，采用間歇式預發(fā)機或連續(xù)式預發(fā)機將外部富氧空氣擴張滲入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，使得所述泡沫空腔的氣體中氧體積含量不低于21%；

當所采用的預發(fā)機為間歇式預發(fā)機時，采用富氧蒸汽預發(fā)泡，首先對預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度為80~90℃；預熱完成后將泡沫白模珠粒迅速加入預發(fā)泡筒，然后向預發(fā)筒內(nèi)通入氧體積含量不低于21%的富氧水蒸汽進行預發(fā)，其富氧蒸汽壓力為0.1~0.2mpa，溫度為90~120℃，預發(fā)過程中物料處于良好沸騰狀態(tài)，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發(fā)結(jié)束；接著進行常規(guī)的干燥熟化及成型發(fā)泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模；

當所采用的預發(fā)機為連續(xù)式預發(fā)機時，富氧方法為：首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度升至70~75℃，并保持3~5分鐘，然后將泡沫白模珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發(fā)泡機內(nèi)，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為90~110℃，壓力為0.1~0.2mpa，此時機內(nèi)原料將逐漸發(fā)泡，直到溢出口源源流出發(fā)泡顆粒時，打開原料進口，使其連續(xù)進料，同時溢出口連續(xù)流出發(fā)泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。

優(yōu)選的，所述泡沫白模珠粒為eps、epmma、stmma或其它可發(fā)性樹脂珠粒中任一種。

優(yōu)選的，當所采用的預發(fā)機為間歇式預發(fā)機，所述泡沫白模珠粒為eps和stmma時，通入的富氧蒸汽溫度為90~105℃。

優(yōu)選的，當所采用的預發(fā)機為間歇式預發(fā)機，所述泡沫白模珠粒為epmma時，通入的富氧蒸汽溫度為110~120℃。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）在高溫鐵液置換的分解燃燒過程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔內(nèi)富氧氣體可起到如下有益作用：

a、富氧氣氛可促進白模內(nèi)碳原子燃燒氣化，減少泡沫熱解產(chǎn)生的殘余固態(tài)產(chǎn)物；

b、富氧氣氛可促進白模有機物富氧燃燒，使燃燒充分，放出更多熱量，彌補白模熱解過程的吸熱降溫；

c、富氧氣氛下，更多的活性氧原子可促進白模的裂解程度和裂解速度。

（2）工藝簡單，不同于當前epmma、stmma等共聚物產(chǎn)品對eps改進所采用“在白模材料分子結(jié)構(gòu)中引入活性氧原子，降低碳含量，促進燃燒降低殘?zhí)碱惞虘B(tài)殘留物”的工藝方法，本發(fā)明通過改進白模泡沫內(nèi)氣相成分，引入富氧氣氛，促進富氧燃燒，達到類似效果，工藝更簡單，成本更低。

綜上所述，本發(fā)明能有效解決現(xiàn)有各類可發(fā)性樹脂珠粒制備的泡沫模樣存在的高溫熱解固態(tài)產(chǎn)物殘?zhí)荚斐傻奶亢凇A渣等表面缺陷問題。還能有效解決現(xiàn)有各類可發(fā)性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，在澆注溫度高溫下，熱解過程需吸收大量熱量，造成前端金屬液快速降溫，導致鑄件充型前端流動性下降，易產(chǎn)生冷隔缺陷的問題。從而在隨著金屬液前端溫度的下降還能有效避免因泡沫模樣熱解氣化不充分導致的液態(tài)和固態(tài)殘余物增多，與過冷金屬液一起形成消失模鑄造特有的豆腐渣冷隔現(xiàn)象。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合階梯式澆注系統(tǒng)的具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，包括預發(fā)泡、干燥熟化及成型發(fā)泡工序，在富氧氣氛下，于預發(fā)泡階段，采用間歇式預發(fā)機或連續(xù)式預發(fā)機將外部富氧空氣擴張滲入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，使得所述泡沫空腔的氣體中氧體積含量不低于21%。

實施例1

一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，包括預發(fā)泡、干燥熟化及成型發(fā)泡工序，在富氧氣氛下，于預發(fā)泡階段，采用富氧蒸汽預發(fā)泡將外部富氧空氣擴張滲入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，所采用的預發(fā)機為間歇式預發(fā)機，首先對預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度為80～90℃；預熱完成后將eps可發(fā)性原始珠粒迅速加入預發(fā)泡筒，然后向預發(fā)筒內(nèi)通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發(fā)，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為90～105℃，預發(fā)過程中物料處于良好沸騰狀態(tài)，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發(fā)結(jié)束，接著進行常規(guī)的干燥熟化及成型發(fā)泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。

在此階段，富氧蒸汽向原始珠粒內(nèi)部泡孔滲透，同時發(fā)泡劑也受熱氣化膨脹，所以泡孔內(nèi)壓力逐漸增加，致使泡孔進一步膨脹，珠粒體積也就不斷增大。外部蒸汽滲透到泡孔內(nèi)地作用是珠粒體積膨脹的重要原因。因而采用富氧蒸汽作為加熱發(fā)泡介質(zhì)，使預發(fā)結(jié)束后所得預發(fā)珠粒泡孔內(nèi)氧氣含量遠較普通預發(fā)泡工藝為多。

實施例2

同實施例1所不同的是，一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，所采用的預發(fā)機為連續(xù)式預發(fā)機，具體為，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度升至70～75℃，并保持3～5分鐘，然后將eps可發(fā)性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發(fā)泡機內(nèi)，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為90～110℃，壓力為0.1～0.2mpa，此時機內(nèi)原料將逐漸發(fā)泡，直到溢出口源源流出發(fā)泡顆粒時，打開原料進口，使其連續(xù)進料，同時溢出口連續(xù)流出發(fā)泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。

實施例3

一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，所述泡沫結(jié)構(gòu)材料為stmma，泡沫空腔的氣體中氧體積含量為21%，在本實施例中，包括預發(fā)泡、干燥熟化及成型發(fā)泡工序，在富氧氣氛下，于預發(fā)泡階段，采用富氧蒸汽預發(fā)泡將外部富氧空氣擴張滲入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，所采用的預發(fā)機為間歇式預發(fā)機，首先對預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度為80～90℃；預熱完成后將eps可發(fā)性原始珠粒迅速加入預發(fā)泡筒，然后向預發(fā)筒內(nèi)通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發(fā)，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為90～105℃，預發(fā)過程中物料處于良好沸騰狀態(tài)，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發(fā)結(jié)束，接著進行常規(guī)的干燥熟化及成型發(fā)泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。

實施例4

同實施例3所不同的是，一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，所采用的預發(fā)機為連續(xù)式預發(fā)機，具體為，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度升至70~75℃，并保持3~5分鐘，然后將eps可發(fā)性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發(fā)泡機內(nèi)，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為90~105℃，壓力為0.1~0.2mpa，此時機內(nèi)原料將逐漸發(fā)泡，直到溢出口源源流出發(fā)泡顆粒時，打開原料進口，使其連續(xù)進料，同時溢出口連續(xù)流出發(fā)泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。

實施例5

一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，所述泡沫結(jié)構(gòu)材料為stmma，泡沫空腔的氣體中氧體積含量為21%，在本實施例中，包括預發(fā)泡、干燥熟化及成型發(fā)泡工序，在富氧氣氛下，于預發(fā)泡階段，采用富氧蒸汽預發(fā)泡將外部富氧空氣擴張滲入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，所采用的預發(fā)機為間歇式預發(fā)機，首先對預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度胃80～90℃；預熱完成后將epmma可發(fā)性原始珠粒迅速加入預發(fā)泡筒，然后向預發(fā)筒內(nèi)通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發(fā)，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為110～120℃，預發(fā)過程中物料處于良好沸騰狀態(tài)，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發(fā)結(jié)束；接著進行常規(guī)的干燥熟化及成型發(fā)泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。

實施例6

同實施例5所不同的是，一種基于泡沫白模的預發(fā)泡階段富氧消失模的制備方法，所采用的預發(fā)機為連續(xù)式預發(fā)機，具體為，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發(fā)泡筒進行預熱，預熱溫度升至70~75℃，并保持3~5分鐘，然后將eps可發(fā)性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發(fā)泡機內(nèi)，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為110~120℃，壓力為0.1~0.2mpa，此時機內(nèi)原料將逐漸發(fā)泡，直到溢出口源源流出發(fā)泡顆粒時，打開原料進口，使其連續(xù)進料，同時溢出口連續(xù)流出發(fā)泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。

本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。