蔡欲期 （五股机械有限公司）

摘要：用于熔模精密铸造的真空陶壳快速干燥机是利用真空抽吸气除湿原理，直接由陶壳表面与外界之压力差，由内而外抽气，并配合快速冷凝系统，从而到达全方位挥发去除水分的功效。与传统陶壳干燥工艺相比，真空陶壳快速干燥机具有干燥迅速、壳模强度容易控制、透气性好、经济效益好等优点。
关键词：真空；快速干燥；壳模强度
硅溶胶是一种绿色环保水性粘结剂。在环保意识高涨的今天，各国精密铸造界，因此舍弃了高效率的酒精性硅酸乙脂，而改用无污染具环保水溶性硅溶胶来制壳。硅溶胶具有制壳工艺简单，型壳高温性能好、稳定性佳之特点P1），备受大众的欢迎。然而当前所面临的不足之处是硅溶胶制壳干燥速率慢，尤其在深孔及盲孔之陶壳，干燥时间周期长，壳模透气性差，烧结强度高，除壳困难等缺点P2）。因此今发展出革命性的真空陶模干燥新工艺。它的诞生使得当前熔模铸造陶模乾燥所面临的通病迎刃而解。
1 新工艺的生产原理
利用真空抽吸气除湿的原理，直接由陶壳表面与外界之压力差，由内而外抽气，并配合快速冷凝系统，从而达到除去水分的目的，并保持蜡模表面恒温，藉此达到快速除水干燥的功效。它不同於一般的强制旋风式由外而内去除水分。它能够非常方便地与脱蜡铸造公司的现有工艺整合。巧妙性地缩短干燥时间，大大加快壳模制作过程。模壳可以一批接著一批地进行干燥。特别适用于一天内快速生产铸件的模壳。
2 快速干燥机组成
机器由外箱、真空桶、电脑触控面板和马达组成。每台机器的骨架均由嵌入钢板和钢架构成，结构坚固。本机均采用PLC 作业程序：33 个不同程式可供选择，并可依客户需求设计专用程式．
3 新工艺优点
3.1.交期快而准
3.1.1 传统简单型铸件五层半壳模制壳
硅溶胶传统工艺法正常费时56Hr．，而新工艺仅需5.5Hr.，缩短制壳时间10 倍，大大缩短研发、补单及量产时间，提升了公司核心竞争力。

3.1.2 传统复杂型铸件五层半壳模制壳
硅溶胶法正常费时360Hr．，而快速乾燥仅需15Hr.，缩短制壳时间24 倍，大大缩短研发、补单及量产时间，提升了公司核心竞争力。

3.2 品质优良
快速干燥法是利用真空抽吸气除湿原理，直接由陶壳表面与外界之压力差，由内而外抽气，并配合快速冷凝系统，从而达到全方位挥发去除水分的功效。然而，传统性硅溶胶型壳，严重受到迎风面与背风面乾燥不匀的缺陷。所以快速干燥法极大地提升了壳模的整体强度。

i.真空强壳模时，真空干燥壳模比传统工艺增强约20%
ii.当需弱壳模时，真空干燥壳模比传统工艺变弱约40%
3.2.2 壳模透气性可调

最强程式壳模比传统工艺透气性仅偏弱约5%;
最弱壳模却较传统工艺透气性上升约40%.
3.2.3 可获得海绵状组织壳模
采用真空快速干燥，可获得海绵状组织壳模，海绵状的多孔组织壳模，可缓冲因急热造成的热冲击影响，既可减少热膨胀量，又可减少陶模内外加热不平均的膨胀差，还可减少面层被加固层挤裂，造成铸件有毛边，进而使精度大大提高。海绵状组织壳模透气性佳，逆压低铸件易成型。

3.3 成本下降
1) ．真空快速干燥可提高壳模的整体强度，达到适当减少壳模层数，节约原材料成本及生产工时。
2)．蜂巢多孔壳模具有透气性佳，铸件成型好，良品率高，减少不良品的返修浪费。
3)．壳模溃散性好易清壳，蜂巢多孑L 壳模虽然有很好的耐压强度，由於蜂巢壁薄弱，不耐高频震动，易溃散，故比传统型硅溶胶型壳易清壳。
4)．传统陶壳制造，陶壳乾燥室必须24 小时维持恒温恒湿状态。节假期间传统陶壳室亦不能免於空调的能源消耗，使用真空快速乾燥机，仅在作业时间内使用恒温恒湿空调，可节省50%的空调能源费用。另外可节省使用空间，增加生产周转，缩短铸造时间，尤其盲孔及深孔类特殊产品。可大大缩短制壳时间约10-30 倍。此外，在减低陶壳乾燥不均匀，产生不良率所增加的效益，更是无法估算。
3.4 适用于多种批量生产
熔模精密铸造生产特性是少量多样，陶壳快速干燥机设计可每批次30-150 模，依据不同产品。在多种乾燥程式中选择适当的程式，再配合多机连动作业，可以批量生产。
4 快速千燥的创新性
4.1 干燥速度快，品质好
4.1.1 面层干燥
（i）传统制法为避免面层干燥过快，产生壳裂及崩字现象，一般皆采取提高湿度延缓干燥时间来解决。（ii）本法利用快速抽吸干燥，在蜡型收缩变小前，已经干燥完成，不会产生壳裂及崩字现象。（iii）传统面层干燥需4 至12 小时才能完成，利用本法仅需25 至60 分钟即可。

4.1.2 二层及以后型壳干燥
（i）传统乾燥系利用水分的扩散及毛细现象，将内层的水分传至表面再挥发乾燥，效率低耗时长，单层往往要8 至48 小时才可干燥完全。（ii）本法系利用真空抽吸，将壳层内的水分强力抽出除去，仅需1 至3 小时便可完全干燥。
4.1.3 该技术特别适用於结构复杂有倒沟及深孔洞零件
传统干燥法均采用由外而内送风式抹除法去湿，无论如何旋风乱流，迎风面快乾，背风面慢乾的不均匀干燥现象，本技术则采用真空抽吸法由内而外去湿，陶壳任一点与周围的压力差一致，水份从陶壳的每一点同时同量的向外被吸除，没有强弱快慢之分，也就不存在全方位乾燥不均匀的现象，尤其对结构复杂、有倒沟及深长孔洞、凹槽零件等有明显的优越性。
4.1.4 程式可定制
陶壳本身有面层、过渡层、加固层之分，铸件也有形状繁易，有孔无孔、孔深孔浅多变性，自然不可能一程式走天下，不过本机已设计33 个合用的程式备用，供现场及时选择，特殊状况时，尚可另行依客户要求设计程式。
4.2 壳模透气性优越
滴液实验：从壳模背面采取滴人数滴调色的硅溶胶水，半小时後胶水完全渗透到壳模内表面。传统硅溶胶干燥的壳模内表面已渗透，但是无完全渗透。真空快速乾燥的壳模，内表面部份已全方位渗透，渗透的表面积是传统工艺的约1.5 倍。真空快速干燥的海绵组织壳模，胶水渗入速率快，壳模湿态强度得到增强。减少了脱蜡引起的涨裂。并且壳模高温焙烧时高温强度好，透气性佳，铸件成型好易清壳，清壳效率提升40%以上。