珠粒时间取决于(图)时间、发泡操作时要注意事项

（原文发表于《特种铸造与有色合金》杂志，作者倪迪）

1 磁珠选择、预处理和成熟

先根据铸件材质和铸件质量要求选择哪种珠子，再根据铸件最小壁厚选择珠子规格。一般珠粒的粒径选择小于铸件最薄壁厚的1/10。如果铸件的表面要求较高，可以考虑更细的珠子。如果薄壁铸件选用的珠子太厚，则花纹表面会出现凹凸不平，同时容易弯曲变形。

我公司生产的灰口铸铁件使用龙王H-S型EPS珠，铝合金件使用龙王GH-4S型EPS珠，球墨铸铁件使用Kester 2#STMMA珠。

为了获得密度低、表面光滑、质量好的泡沫图案，原珠必须在图案成型前进行预发泡。预发泡一般采用间歇式发泡机进行。不同的预发泡机有不同的操作参数。工艺流程为：预热——进料——加热发泡——出料——烘干——清仓。

预发泡操作应注意几点：加热均匀、蒸汽压力可调稳定、蒸汽压力和流量合适、排料​​干净、余料吹净；操作安全预发泡机，精确调节预胀比。尤其要控制预放汽压力、温度和预放时间的协调配合。通过不断探索，不同产品的预发布密度如表1所示。

表1 不同产品的预膨胀密度

铸造品种

灰口铸铁

铝合金

球墨铸铁

变速箱外壳

离合器、盖式外壳

预射密度/(g·L-1)

22.00～24.00

24.00～26.00

18.00～20.00

18.00～20.00

珠子大小

H-S、GH-4S

H-S、GH-4S

GH-4S

STMMA-2#

在图案形成之前，必须对预成型珠进行固化，以稳定预成型珠的性能。最佳固化时间取决于预喷砂珠的湿度和密度以及环境温度和空气流动。我公司熟料仓采用接地的金属框架仓，外置鼓风机，保证仓内珠粒的循环和通风。 EPS微珠固化时间控制在4-16小时，STMMA微珠固化时间控制在5-10天。珠粒成熟后，填入模具成型，通过蒸汽加热进行二次发泡，形成与模具型腔形状和尺寸完全一致的整体形状。

2 图案控制

花纹成型的控制参数如表2所示。以18686-C变速箱为例（见图1），产品壁厚为8mm，最有可能和最难控制问题是图案形成过程中图案的变形。

图1 18686-C变速箱

表2 富阳FM-CX-1210半自动消失模成型机在成型过程中的工艺参数

图案材质

密度/(g·L-1)

蒸汽压力/MPa

加热时间/s

绝缘时间/s

冷却时间/秒

每股收益

18～20

0.09～0.12

10～15

2～5

60～80

STMMA

22～24

0.07～0.10

20～30

20～30

200～300

发泡发泡成型工艺主要包括填充、加热成型、冷却定型、脱模等工序。模具一般要求具有均匀快速加热和快速冷却的能力。为了防止图案变形，在以下几个方面进行了改进和改进。

(1）在选择珠子注射的进料位置时，进料口的位置应放置在进料阻力最小且气体不会产生涡流的地方。对于复杂的薄-有壁的部位，进料口应适当增加进料口的数量，当进料口的截面大于花纹的壁厚时，可局部增加花纹的断裂面积。

(2）气塞排布 霰弹枪射出的珠子与空气一起从射口向模腔边缘移动，遇到障碍物时珠子停止，空气继续充满紧密堆积的珠子在中间向前流动，直到从模具边缘或从气塞排出，经过长时间的探索，发现薄壁大平面处的气塞没有设置更密实。壁厚设置在最边缘，有利于珠子的连续堆积。如果没有气塞的位置，也可以设置一些气孔。

(3）充气管道的改进由于结构复杂，薄壁零件往往局部松动。测试发现，通过大量进气和进料量小，可以防止珠子大量堆积在进料口造成模具各种死角进料不及时的问题，同时大量的进气也有助于增加珠粒运动能力，弥补珠粒在单独装料低压区动力不足的问题，进料专门为此设计的，缓冲剂对克服漏角问题有明显效果复杂的零件。

(4）热成型生产防变形花纹要求模壁受热均匀，必须从气室的不同部位通入蒸汽，不允许直接冲击型腔壁。气塞排列的原理是在薄壁处稀疏排列在厚壁处，而在厚壁处密集排列；目的是防止珠子因受热过大或受热不足而粘结不良。对蒸汽压力比较敏感，加热过程调节最好用蒸汽压力，主法为主，时间法为辅。只需要根据图案的大小和形状来调整时间。另外，在加热过程中预发泡机，最好用一个气室送入另一个气室排气，然后再次交换，最后二爱r 腔体同时通入蒸汽，使珠子发泡均匀，表面光滑。

(5）冷却成型的防变形花纹必须在顶出前冷却，以抑制顶出后的继续生长。对于复杂的薄壁零件，均匀冷却尤为重要，一般通过喷管冷却的手段，为了防止变形，一是加强冷却时间，使花型充分成型后再取出；二是喷管改进，因为立式成型机的实模喷管流动冷却能力不强，宜加大固模喷淋，支管有利于上下模同时冷却，消除变形。抽真空可减少模具中滞留的水分和戊烷，使图案具有更好的尺寸稳定性。

(6）花型脱模的防变形花型脱模有水汽叠加加压法、机械顶出法、真空吸盘法等。机械顶出法常用于取模。顶出器从模具中顶出时，应与模套托盘和活块同时顶出，效果更佳。

(7）在实际生产花型修正工装时，模具受复杂程度的限制，往往难以保证花型不变形。水分和发泡剂的挥发，脱离花型和后期应力松弛，花型释放到干燥后如果没有外部约束，形状和尺寸也会发生变化，采取了很多措施，比如对于大平面，底部找平工装专用（见图2），对大开口面加防变形拉筋（见图3）），装箱前先剪去擦伤，可以重复使用。

图2底部修正工具

图3抗变形拉伸

3花样烘干

在组装和涂层之前，必须将图案干燥以将水分减少到 1% 以下。此外，图案在干燥过程中残留的发泡剂也会从泡孔中扩散到外部。通过总结发现，一般EPS花样干燥时的缩水率为0.4%~0.8%，STMMA的花样缩水率为0.2%~0.4% ，30天后格局大小基本稳定。花样烘干分为自然烘干和室内烘干。

干燥过程如下：先将形成的图案放在分层图案烘架上（见图4））4~6小时，使图案四面八方散开，然后置于温度（50±5)℃，湿度≤30%，室内干燥8~16小时，最好置于花样存放区常温干燥，夏秋季（库区平均温度30℃以上），模型烘干时间控制在5-15天；春冬季（库区平均温度30℃以下），模型烘干时间控制7-30 天内。

图4晾衣架