蔡欲期 （五股機械有限公司）

摘要：用于熔模精密鑄造的真空陶殼快速干燥機是利用真空抽吸氣除濕原理，直接由陶殼表面與外界之壓力差，由內而外抽氣，并配合快速冷凝系統，從而到達全方位揮發去除水分的功效。與傳統陶殼干燥工藝相比，真空陶殼快速干燥機具有干燥迅速、殼模強度容易控制、透氣性好、經濟效益好等優點。
關鍵詞：真空；快速干燥；殼模強度
硅溶膠是一種綠色環保水性粘結劑。在環保意識高漲的今天，各國精密鑄造界，因此舍棄了高效率的酒精性硅酸乙脂，而改用無污染具環保水溶性硅溶膠來制殼。硅溶膠具有制殼工藝簡單，型殼高溫性能好、穩定性佳之特點P1），備受大眾的歡迎。然而當前所面臨的不足之處是硅溶膠制殼干燥速率慢，尤其在深孔及盲孔之陶殼，干燥時間周期長，殼模透氣性差，燒結強度高，除殼困難等缺點P2）。因此今發展出革命性的真空陶模干燥新工藝。它的誕生使得當前熔模鑄造陶模乾燥所面臨的通病迎刃而解。
1 新工藝的生產原理
利用真空抽吸氣除濕的原理，直接由陶殼表面與外界之壓力差，由內而外抽氣，并配合快速冷凝系統，從而達到除去水分的目的，并保持蠟模表面恒溫，藉此達到快速除水干燥的功效。它不同於一般的強制旋風式由外而內去除水分。它能夠非常方便地與脫蠟鑄造公司的現有工藝整合。巧妙性地縮短干燥時間，大大加快殼模制作過程。模殼可以一批接著一批地進行干燥。特別適用于一天內快速生產鑄件的模殼。
2 快速干燥機組成
機器由外箱、真空桶、電腦觸控面板和馬達組成。每臺機器的骨架均由嵌入鋼板和鋼架構成，結構堅固。本機均采用PLC 作業程序：33 個不同程式可供選擇，并可依客戶需求設計專用程式．
3 新工藝優點
3.1.交期快而準
3.1.1 傳統簡單型鑄件五層半殼模制殼
硅溶膠傳統工藝法正常費時56Hr．，而新工藝僅需5.5Hr.，縮短制殼時間10 倍，大大縮短研發、補單及量產時間，提升了公司核心競爭力。

3.1.2 傳統復雜型鑄件五層半殼模制殼
硅溶膠法正常費時360Hr．，而快速乾燥僅需15Hr.，縮短制殼時間24 倍，大大縮短研發、補單及量產時間，提升了公司核心競爭力。

3.2 品質優良
快速干燥法是利用真空抽吸氣除濕原理，直接由陶殼表面與外界之壓力差，由內而外抽氣，并配合快速冷凝系統，從而達到全方位揮發去除水分的功效。然而，傳統性硅溶膠型殼，嚴重受到迎風面與背風面乾燥不勻的缺陷。所以快速干燥法極大地提升了殼模的整體強度。

i.真空強殼模時，真空干燥殼模比傳統工藝增強約20%
ii.當需弱殼模時，真空干燥殼模比傳統工藝變弱約40%
3.2.2 殼模透氣性可調

最強程式殼模比傳統工藝透氣性僅偏弱約5%;
最弱殼模卻較傳統工藝透氣性上升約40%.
3.2.3 可獲得海綿狀組織殼模
采用真空快速干燥，可獲得海綿狀組織殼模，海綿狀的多孔組織殼模，可緩沖因急熱造成的熱沖擊影響，既可減少熱膨脹量，又可減少陶模內外加熱不平均的膨脹差，還可減少面層被加固層擠裂，造成鑄件有毛邊，進而使精度大大提高。海綿狀組織殼模透氣性佳，逆壓低鑄件易成型。

3.3 成本下降
1) ．真空快速干燥可提高殼模的整體強度，達到適當減少殼模層數，節約原材料成本及生產工時。
2)．蜂巢多孔殼模具有透氣性佳，鑄件成型好，良品率高，減少不良品的返修浪費。
3)．殼模潰散性好易清殼，蜂巢多孑L 殼模雖然有很好的耐壓強度，由於蜂巢壁薄弱，不耐高頻震動，易潰散，故比傳統型硅溶膠型殼易清殼。
4)．傳統陶殼制造，陶殼乾燥室必須24 小時維持恒溫恒濕狀態。節假期間傳統陶殼室亦不能免於空調的能源消耗，使用真空快速乾燥機，僅在作業時間內使用恒溫恒濕空調，可節省50%的空調能源費用。另外可節省使用空間，增加生產周轉，縮短鑄造時間，尤其盲孔及深孔類特殊產品。可大大縮短制殼時間約10-30 倍。此外，在減低陶殼乾燥不均勻，產生不良率所增加的效益，更是無法估算。
3.4 適用于多種批量生產
熔模精密鑄造生產特性是少量多樣，陶殼快速干燥機設計可每批次30-150 模，依據不同產品。在多種乾燥程式中選擇適當的程式，再配合多機連動作業，可以批量生產。
4 快速千燥的創新性
4.1 干燥速度快，品質好
4.1.1 面層干燥
（i）傳統制法為避免面層干燥過快，產生殼裂及崩字現象，一般皆采取提高濕度延緩干燥時間來解決。（ii）本法利用快速抽吸干燥，在蠟型收縮變小前，已經干燥完成，不會產生殼裂及崩字現象。（iii）傳統面層干燥需4 至12 小時才能完成，利用本法僅需25 至60 分鐘即可。

4.1.2 二層及以后型殼干燥
（i）傳統乾燥系利用水分的擴散及毛細現象，將內層的水分傳至表面再揮發乾燥，效率低耗時長，單層往往要8 至48 小時才可干燥完全。（ii）本法系利用真空抽吸，將殼層內的水分強力抽出除去，僅需1 至3 小時便可完全干燥。
4.1.3 該技術特別適用於結構復雜有倒溝及深孔洞零件
傳統干燥法均采用由外而內送風式抹除法去濕，無論如何旋風亂流，迎風面快乾，背風面慢乾的不均勻干燥現象，本技術則采用真空抽吸法由內而外去濕，陶殼任一點與周圍的壓力差一致，水份從陶殼的每一點同時同量的向外被吸除，沒有強弱快慢之分，也就不存在全方位乾燥不均勻的現象，尤其對結構復雜、有倒溝及深長孔洞、凹槽零件等有明顯的優越性。
4.1.4 程式可定制
陶殼本身有面層、過渡層、加固層之分，鑄件也有形狀繁易，有孔無孔、孔深孔淺多變性，自然不可能一程式走天下，不過本機已設計33 個合用的程式備用，供現場及時選擇，特殊狀況時，尚可另行依客戶要求設計程式。
4.2 殼模透氣性優越
滴液實驗：從殼模背面采取滴人數滴調色的硅溶膠水，半小時後膠水完全滲透到殼模內表面。傳統硅溶膠干燥的殼模內表面已滲透，但是無完全滲透。真空快速乾燥的殼模，內表面部份已全方位滲透，滲透的表面積是傳統工藝的約1.5 倍。真空快速干燥的海綿組織殼模，膠水滲入速率快，殼模濕態強度得到增強。減少了脫蠟引起的漲裂。并且殼模高溫焙燒時高溫強度好，透氣性佳，鑄件成型好易清殼，清殼效率提升40%以上。