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消失模铸造树脂行业发展背景及发展趋势、市场规模预测主要玩家
发布日期:2023-05-25 14:44:06

消失模铸造树脂行业发展背景及发展趋势、市场规模预测主要玩家

消失模铸造属于特种铸造方法中的一种,目前用于消失模铸造的树脂材料主要有三种 EPS、EPMMA 以及STMMA 共聚树脂系列消失模专用模样材料。

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1、消失模铸造树脂行业发展背景

铸造是一种金属成型的热加工工艺,享有“工业之母”之称,它在国民经济中占有极其重要的位置,根据不同的工艺流程,可将铸造方法分为砂型铸造和特种铸造两大类,消失模铸造属于特种铸造方法中的一种。

消失模铸造是国外于 20 世纪 80、90 年代发展起来,并日趋完善的一种金属铸造新工艺。消失模铸造又称实型铸造,是将尺寸形状与铸件相似的泡沫塑料模型组成模型簇,然后涂刷涂料并烘干,接着埋在无粘结剂的干石英砂中振动紧实,最后在负压状态下浇注,模型气化,液体金属占据模型位置,待其凝固冷却后形成铸件。由于采用极易气化的泡沫塑料作模样,无需取模、无分型面、无砂芯,因此铸件无飞边毛刺,无起模斜度,减少了由砂芯组合而造成的尺寸误差,是一种近无余量的精确成形工艺。被国内外铸造界誉为“二十一世纪的铸造技术”和“铸造工业的绿色革命”。在消失模铸造工艺中,选择适用与适合的泡沫塑料是一个非常重要的技术关键,目前用于消失模铸造的泡沫塑料主要有 EPS、EPMMA 以及STMMA 共聚树脂。

2、消失模铸造树脂行业发展情况

在我国铸造行业无疑是“能耗大户”,原材料和能源的投入占比很大,生产效率不高,出品率较国外同类产品有一定差距。同时,在我国,铸造行业存在一定污染问题,生产技术落后,机械设备陈旧,粗放式生产,污染物处理不到位等加剧了我国铸造行业的污染及生产环境问题,这些问题更进一步加剧了铸造行业技术人才及人力资源短缺的问题。随着我国对环境污染及能源消耗问题的重视,政府加大了环保核查与监管力度,并对小规模、技术水平低、污染严重的铸造类企业进行结构调整。未来随着能源价格的逐步攀升以及污染成本的急剧提高。在这种背景之下,消失模铸造行业无疑有着十分广阔的发展前景。

我国的消失模铸造生产,在近几年有了飞速地发展,生产技术和伸件质量不断提高,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,生产工艺技术和产品质量都有了长足的发展,主要体现为原辅材料的专业化,设备和模具的匹配化,工艺技术和现场管理的系统化。

消失模铸造分白区(预发泡、模片成型、白模粘接)、黄区(涂料配置、浸涂、烘烤)、黑区(造型、熔炼、浇注、砂处理、清理)等。在整个消失模生产的工艺流程来说,白区的工艺技术往往更加重要一些。白区主要生产流程如下:选择泡沫塑料→预发→熟化→成型→进入干燥房。在消失模铸造工艺中,选择适用与适合的泡沫塑料是一个非常重要的技术关键。经过长时间的发展,目前用于消失模铸造的模样材料主要有三种:A、可发性聚苯乙稀树脂,简称 EPS;B、可发性聚甲基丙烯酸甲酯树脂,简称 EPMMA;C、可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂,简称 STMMA。

EPS 是最早最常用的消失模铸造用模样材料,它最适用于有色金属例如铝合金铸件生产,由于它价格比较便宜,也常用于普通铸铁和铸钢件生产。但 EPS 模样材料用于浇注黑色金属铸件时,容易产生碳缺陷等。EPMMA 模样材料的出现克服了 EPS 模样材料的缺点,特别是 EPMMA 模样材料用来生产低碳钢铸件时,可以较好地解决钢铸件表面的增碳问题,并提高了铸件表面光洁度,使消失模铸造工艺的适用范围有了进一步的拓宽。但是 EPMMA 模样材料的主要缺点是浇注过程中发气量大,因此对模样涂层及型砂的透气性要求较高,否则浇注时容易产生反喷现象。与上述两种材料相比较之下,STMMA 共聚树脂系列消失模专用模样材料主要有以下优点:

A、克服了 EPS 模样材料对铸件及铸钢件的碳缺陷,特别是对铸钢件的表面―增碳‖缺陷,提高了铸件的表面光洁度和内在质量。B、由于 STMMA 共聚树脂的软化温度比 EPMMA 低,所以比 EPMMA 树脂容易预发泡和成型加工。C、和 EPMMA 共聚树脂一样,可以采用珠粒径为 0.20-0.25mm 的细珠粒生产薄壁铸件。D、由于 STMMA 共聚树脂模样在浇注过程中,分解产物主要是 H2O,CO2 和微量低沸点烃类,大大降低了使用 EPS 模样在浇注过程中产生的大量的黑烟和刺激性有害气体,更有利于环境保护和改善劳动条件。E、STMMA 模样的弹性回复率比 EPS 高,这样在模样受到外力作用发生某些变形时,当外力除去后,容易恢复到原来的状态。

3、消失模铸造树脂行业未来发展趋势

在过去,消失模铸造工艺使用的模样多为聚苯乙烯(Expandable polystyrene,EPS)。EPS为苯乙烯单体的聚合物,受热产物中很大一部分为苯系物,多为高毒性或有致癌可能的有机物,且会产生VOCs废气。尽管消失模工艺(干砂负压)较传统砂型铸造工艺节省了部分砂再生和砂处理设备,但消失模工艺的环境成本高于传统砂型铸造。

当前我国环保工作已进入全新时期,挥发性有机化合物成为大气污染防治新的工作重点。2021年铸造行业第一份国家强制性环保标准《铸造工业大气污染排放标准(GB39726-2020)》正式实施,标志着铸造行业的环保工作进入了全新的阶段,作为环保热点的 VOCs 污染问题也开始受到铸造行业的重视。在这样的背景之下,绿色环保的消失模铸造模样材料将是行业的主要发展趋势。

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