芜湖会议交流稿件STMMA-FD消失模铸造专用树脂的性能和应用

“第22届消失模V法实型铸造年会”STMMA-FD消失模铸造专用树脂的性能和应用尊敬的消失模同行，来自五湖四海的朋友们：大家下午好：很荣幸借此机会与大家交流、探讨；首先自我介绍一下，我是来自凯斯特公司的刘庆旭，在公司负责消失模铸造模型专用料国内市场的销售和服务工作；今天与大家分享的课题是《消失模铸造模型材料的介绍和应用》。进几年我国消失模铸造生产有了飞速发展，铸件质量和生产技术不断提高，铸件品种从结构简单的耐磨件和灰铁件到目前批量生产的工程机械配件，汽车配件，需要试压的管泵阀类产品，结构复杂的缸体、缸盖、水冷系列产品和铸件材质要求较高的球铁、低碳钢、铝合金等产品在生产工艺技术和产品质量都有了长足的发展；消失模铸造在中国的长足发展主要体现在：原辅材料的专业化；设备和模具的匹配化；工艺技术和现场管理的系统化。随着消失模铸造的发展，客户对铸件质量要求的提高，作为消失模铸造企业来说：提高产品合格率和产品质量、降低生产成本仍是我们要实施的工作；劣质的白区产品=劣质的黑区产品——这是全世界消失模厂家共知的事实。制约消失模铸造良性发展最根本的因素就是消失模模样（白模）。那么，怎样才能‘批量+稳定’的生产出合格模样呢？首先是优质的模样材料是生产优质模样的前提！（当然模具和白区设备厂家也会给大家交流、探讨制作模样时对设备和模具的要求、工艺和相关案例，在此不再陈述了）下面我简单介绍下我们公司：杭州凯斯特化工有限公司一直致力于新型消失模模样材料的研究。是新一代消失模铸造模样专用料——STMMA共聚树脂中国专利和美国专利的拥有单位，也是《消失模铸造模样材料STMMA可发性共聚树脂》国家标准的唯一起草单位。十六年来，STMMA共聚树脂已在美国通用公司、德国宝马汽车公司、安徽全柴动力股份公司及国内外许多企业得到了广泛地应用，并已批量出口欧美、韩国、印度和伊朗等13国，为世界消失模铸造技术的发展做出了贡献。2013年杭州凯斯特化工有限公司在衢州高新技术产业园区投资建造了浙江凯斯特新材料有限公司，专业从事用于消失模铸造泡沫塑料模样材料等产品的生产，是凯斯特公司消失模模样材料的生产基地。经多年的消失模模样材料应用研究，我们发现：由于众多消失模铸造企业模具收缩问题和产品低附加值等原因，只能用普通的EPS代替STMMA专用料，导致消失模铸件缺陷多发，生产成本增加。在此基础上我们针对这些客户对新一代产品：STMMA-FD进行了研发、试验和生产，把我们对消失模铸造的理念和消失模铸造STMMA-FD珠粒介绍和应用给大家汇报一下。1、国内外使用模样材料分析优质的模样材料是生产优质模样的的前提；纵观全世界使用模样材料情况：在STMMA-FD珠粒尚未投入应用之前，消失模铸造常用的模样材料有两大块：1、国内EPS（可发性聚苯乙烯）；国外、台湾EPS（消失模铸造铝合金专用EPS）2、共聚物（中国凯斯特：STMMA共聚珠粒；日本三菱：CLEARPOR共聚物）。在国内一般使用EPS（可发性聚苯乙烯）和STNNA共聚珠粒，必须表明的是目前在国内还没有消失模铸造专用的EPS珠粒，在使用EPS的厂家用的都是包装或建筑用可发性聚苯乙烯，而且原料来源很杂，有时会有不同性质的原料混在一起，（据我所知：由于这几年建筑和包装行业对EPS阻燃级的要求，基本上95%的原料均加阻燃剂）致使我们的铸件缺陷多发、生产成本增加。在国外，有色金属使用EPS专用料，黑色金属消失模铸造均采用共聚物，这也是为什么欧、美、日国家消失模工艺铸出产品为什么比我们好最主要的原因。2、目前国内普通EPS存在的缺陷⑴目前国内没有专门生产消失模铸造用的EPS珠粒⑵用在消失模铸造上的EPS珠粒料性杂⑶用在消失模铸造上的EPS珠粒不同批次质量不稳定⑷用在消失模铸造上的普通EPS分子量低，导致模样尺寸稳定性差⑸用在消失模铸造上的普通EPS碳含量高，导致铸件出现的碳缺陷问题多3、STMMA-FD珠粒介绍⑴消失模铸造专用料FD珠粒研发初衷:由于众多消失模铸造企业模具收缩问题和产品低附加值等原因，只能用普通的EPS代替STMMA专用料，导致消失模铸件缺陷多发，生产成本增加。在此基础上我们针对这些客户对新一代产品：STMMA-FD进行了研发、试验和生产，现已开始批量销售。望能与您愉快合作！⑵消失模铸造专用料STMMA-FD珠粒的优点：①使用FD珠粒，生产出的铸件碳缺陷少②使用FD珠粒，浇铸时模样分解气化残留物少③使用FD珠粒，模样的尺寸稳定性好④使用FD珠粒，原始珠粒的质量有保障⑤使用FD珠粒，制作模样时节能、高效、废品少⑥使用FD珠粒，生产的铸件成品率高、综合生产成本低⑶STMMA-FD与EPS的综合性能比较项目单位EPSSTMMA-FD组成[C8H8]n碳含量%9282Tf℃80~8585分解热℃-912-900发气量（900℃）ml/g600650浇注温度（灰铁箱体类）℃1500~14601480~1450模样分解残留物多少模样质量粒径范围大，模样密度阶梯大珠粒均匀，模样一致性好模样收缩率%0.3~0.50.2~0.4铸件成品率（箱体、电机壳）%低80~92%高≥93%⑷珠粒规格、粒径、倍率、含碳量和残留物数据①STMMA-FD珠粒规格、粒径范围和发泡倍率（150802批号）珠粒规格珠粒粒径范围倍率（标准）公司实际检测STMMA-FD特殊规格0.9-1.25mm≥40倍68~85STMMA-FD10.6-0.9mm≥40倍65~83STMMA-FD20.45-0.6mm≥40倍64~80STMMA-FD30.35-0.45mm≥40倍63~80STMMA-FD40.25-0.35mm≥40倍——②消失模铸造用珠粒含碳量的对比③模样燃烧分解残留物对比珠粒名称模样重（g）残留物重（g）残留物百分比（%）模样密度（g/l）普通EPS3.372.2265.921STMMA-FD3.371.0330.619STMMA3.370.154.45204、STMMA-FD珠粒的应用案例和成本核算⑴STMMA-FD珠粒试验过程和部分客户应用案例案例1：江苏盐城某公司之前用普通EPS珠粒生产180㎏球铁变速箱（毛坯重：180kg，最薄尺寸：12mm，最厚尺寸20mm），由于当时对消失模铸造原材料的忽视，铸造出来的铸件出现碳缺陷，冷隔等问题，废品比例15~20%，导致综合成本增加。由于第一副模具当时是按普通EPS定的尺寸收缩，我们用凯斯特公司的新材料FD珠粒进行了试验，试验过程如下：选用珠粒规格/粒径：STMMA-FD2#（0.45mm~0.6mm）；预发密度：19g/L±0.5g/L；预发、成型、模样时效处理、涂料浸涂烘干和之前工艺完全一致；模样尺寸收缩对比：模样的尺寸收缩与普通EPS一致，铸件毛坯尺寸一致；浇注过程对比：QT450-10箱体，浇注温度：1500~1450℃；所有工艺都按照之前工艺执行，浇注速度与EPS一致，浇注过程无反喷现象；铸件质量对比：使用FD珠粒实验时，其他工艺控制按之前执行，生产出的铸件表面光洁度好，表面碳缺陷基本没有，与普通EPS相比有了很大的提升。产品批量生产稳定性对比：使用FD珠粒，生产浇注铸件5件，其中4件整体质量很好，有一件表面有少量碳缺陷，但不影响加工。工艺试验后，后续又进行了小批量和批量生产，批量生产合格率稳定在93%左右，每月用消失模工艺生产相关产品300吨左右。使用STMMA-FD珠粒，使公司铸件产品质量和合格率有了较大的提升。每吨铸件综合成本比用普通EPS降低250元。案例2：河北衡水某公司之前用市场上普通EPS珠粒生产风机配件—水冷机座（毛坯重：20kg，最薄尺寸：6mm，最厚尺寸20mm），铸造出来的铸件出现铸件表面不平整、冷隔、积碳缺陷等问题，试压渗漏，废品比例10~20%，导致综合成本增加。由于模具是按普通EPS尺寸收缩开的，我们用凯斯特公司的新材料FD珠粒进行了试验，试验过程如下：选用珠粒规格/粒径：STMMA-FD3#（0.35mm-0.5mm）；预发密度：22g/L±0.5g/L；预发、成型、模样时效处理、涂料浸涂烘干和之前工艺完全一致；模样尺寸收缩对比：模样的尺寸收缩与普通EPS一致，铸件毛坯尺寸一致；浇注过程对比：HT250水冷机座，浇注温度：1450℃；所有工艺都按照之前工艺执行，浇注速度与EPS一致，浇注过程无反喷现象；铸件质量对比：使用FD珠粒实验时，其他工艺控制按之前执行，生产出的铸件外观无皱皮、积碳等缺陷，与普通EPS相比有了很大的提升。产品批量生产稳定性对比：使用FD珠粒，第一批生产浇注铸件6件，其中5件整体质量很好，试压无渗漏，其中有一件表面有少量碳缺陷，但不影响加工。工艺试验后，后续有进行了小批量和批量生产，批量生产合格率稳定在95%左右，每月用消失模工艺生产相关产品400吨左右。使用STMMA-FD珠粒，使公司铸件产品质量和合格率有了较大的提升。每吨铸件综合成本比用普通EPS降低200元。案例3：浙江湖州某公司之前用市场上普通EPS珠粒生产电机壳（型号：160—355毛坯重：10~300kg，最薄尺寸：3mm，最厚尺寸20mm），铸造出来的铸件出现铸件表面不平整、冷隔、积碳缺陷等问题（尤其电机壳散热片出现锯齿状），废品比例10%左右，导致综合成本增加。我们用凯斯特公司的新材料FD珠粒进行了试验，试验过程如下：选用珠粒规格/粒径：STMMA-FD3#（0.35mm-0.5mm）；预发密度：22-23g/L±0.5g/L；预发、成型、模样时效处理、涂料浸涂烘干和之前工艺完全一致；模样尺寸收缩对比：模样的尺寸收缩与普通EPS一致，铸件毛坯尺寸一致；浇注过程对比：HT200电机壳，浇注温度：1500℃；所有工艺都按照之前工艺执行，浇注速度与EPS一致，浇注过程无反喷现象；铸件质量对比：使用FD珠粒实验时，其他工艺控制按之前执行，生产出的铸件外观无冷隔、积碳等缺陷，与普通EPS相比有了很大的提升。产品批量生产稳定性对比：使用FD珠粒，第一批生产浇注铸件100件，其中99件整体质量很好，没有以前出现的散热片锯齿状缺陷，其中有一件铸件进砂导致报废。工艺试验后，后续又进行了小批量和批量生产，批量生产合格率稳定在97%左右，每月用消失模工艺生产相关产品500吨左右。使用STMMA-FD珠粒，使公司铸件产品质量和合格率有了较大的提升。每吨铸件综合成本比用普通EPS降低200~230元。⑵成本核算①使用EPS珠粒与STMMA-FD珠粒成本核算对比※珠粒价格：普通EPS珠粒价格：12000元/吨（12元/㎏）STMMA-FD珠粒价格：15000元/吨（15元/㎏）※每吨铸件使用珠粒量：铸件与模样的比例关系按1:300为例：每吨铸件使用原材料：3.3㎏※每吨铸件使用珠粒成本：每吨铸件使用EPS原材料成本：3.3x12=39.6元每吨铸件使用STMMA-FD原材料成本：3.3x15=49.5元使用STMMA-FD珠粒比用EPS珠粒每吨铸件原材料成本增加：9.9元※举例说明：当铸件价格5000元/吨时，使用STMMA-FD珠粒生产的铸件合格率比用EPS珠粒生产的提高1%，每吨综合成本就能降低40元。200多家客户使用证明：当使用STMMA-FD珠粒时合格率比用普通EPS珠粒提升5%以上，还有就是用STMMA-FD珠粒比用EPS珠粒预发和成型所需的蒸汽压力低，使用蒸汽可节约20%左右；每吨铸件让客户增收200元左右(注：现在消失模铸造每吨回炉成本＞800元)※结论：所以说：使用STMMA-FD消失模铸造模型专用料能够很有效的降低消失模铸造综合成本。②管泵阀类产品使用STMMA-FD珠粒成本核算※珠粒价格：STMMA-FD珠粒价格：15000元/吨（15元/㎏）※每吨铸件使用珠粒量：铸件与模样的比例关系按1:300为例：每吨铸件使用原材料：3.3㎏※每吨铸件使用珠粒成本：每吨铸件使用STMMA-FD原材料成本：3.3x15=49.5元※管泵阀类产品综合成本控制核心点：管泵阀类产品生产成本控制核心点不是在原材料上，而是在生产出的铸件一次打压合格率上；用消失模铸造管泵阀类产品，一次打压合格率每提升3%