本发明属于消失模铸造技术领域，尤其涉及一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法。
背景技术：
消失模铸造是一种近无余量、精确成型的先进工艺，它符合铸造技术发展的总趋势，有着广泛的发展前景，其优越性毋庸置疑。消失模工艺技术中，模样材料的开发与模样制备工艺尤为重要：首先是有了模样材料才会有消失模（实型）铸造技术，而消失模铸造技术的发展，要求有性能更优越的模样材料，及其制备工艺。
目前，消失模铸造采用的泡沫模样所用原材料为可发性树脂珠粒，主要有三类产品：可发性聚苯乙烯（eps）、可发性聚甲基丙烯酸甲酯（epmma）、苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚树脂（stmma）。可发性树脂珠粒经“预发泡→干燥、熟化→成型发泡→发泡塑料模样”步骤完成泡沫模样的制备流程。珠粒经内部发泡剂及外部空气、水汽进入并扩张膨胀，其体积增大数十倍，形成内含无数空泡的泡沫结构。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：1）现有各类可发性树脂珠粒制备的泡沫模样，如eps（可发性聚苯乙烯树脂珠粒）、epmma（可发性聚甲基丙烯酸甲脂树脂珠粒）、stmma（可发性甲基丙烯酸甲脂与苯乙烯共聚树脂珠粒）等，均不同程度存在高温热解固态产物残碳造成的炭黑、夹渣等表面缺陷。2）现有各类可发性树脂珠粒制备的泡沫模样，在浇注温度高温下，热解过程需吸收大量热量，造成前端金属液快速降温，导致铸件充型前端流动性下降，易产生冷隔缺陷，而且随着金属液前端温度的下降易导致泡沫模样热解气化不充分，液态和固态残余物增多，与过冷金属液一起形成消失模铸造特有的豆腐渣冷隔现象。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术中的存在问题提供一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，本发明在高温铁液置换的分解燃烧过程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔内富氧气体一方面可促进白模内碳原子燃烧气化，减少泡沫热解产生的残余固态产物；另一方面可促进白模有机物富氧燃烧，使燃烧充分，放出更多热量，弥补白模热解过程的吸热降温；并且更多的活性氧原子可促进白模的裂解程度和裂解速度，从而有效解决了上述技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，包括预发泡、干燥熟化及成型发泡工序，在富氧气氛下，于预发泡阶段，采用间歇式预发机或连续式预发机将外部富氧空气扩张渗入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，使得所述泡沫空腔的气体中氧体积含量不低于21%；
当所采用的预发机为间歇式预发机时，采用富氧蒸汽预发泡，首先对预发泡筒进行预热，预热温度为80~90℃；预热完成后将泡沫白模珠粒迅速加入预发泡筒，然后向预发筒内通入氧体积含量不低于21%的富氧水蒸汽进行预发，其富氧蒸汽压力为0.1~0.2mpa，温度为90~120℃，预发过程中物料处于良好沸腾状态，料位不断上升直至达到出料料位高度后，停止蒸汽加热，预发结束；接着进行常规的干燥熟化及成型发泡等工序步骤，最终制得所述富氧消失模泡沫白模；
当所采用的预发机为连续式预发机时，富氧方法为：首先打开蒸汽阀门，通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽，使预发泡筒进行预热，预热温度升至70~75℃，并保持3~5分钟，然后将泡沫白模珠粒装入料斗，待预热完毕后，打开进料口闸门，待原料全部进入发泡机内，关闭进料闸门，其富氧蒸汽温度为90~110℃，压力为0.1~0.2mpa，此时机内原料将逐渐发泡，直到溢出口源源流出发泡颗粒时，打开原料进口，使其连续进料，同时溢出口连续流出发泡颗粒，通过流化床熟化后进入熟化仓进行熟化。
优选的，所述泡沫白模珠粒为eps、epmma、stmma或其它可发性树脂珠粒中任一种。
优选的，当所采用的预发机为间歇式预发机，所述泡沫白模珠粒为eps和stmma时，通入的富氧蒸汽温度为90~105℃。
优选的，当所采用的预发机为间歇式预发机，所述泡沫白模珠粒为epmma时，通入的富氧蒸汽温度为110~120℃。
本发明的有益效果在于：
（1）在高温铁液置换的分解燃烧过程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔内富氧气体可起到如下有益作用：
a、富氧气氛可促进白模内碳原子燃烧气化，减少泡沫热解产生的残余固态产物；
b、富氧气氛可促进白模有机物富氧燃烧，使燃烧充分，放出更多热量，弥补白模热解过程的吸热降温；
c、富氧气氛下，更多的活性氧原子可促进白模的裂解程度和裂解速度。
（2）工艺简单，不同于当前epmma、stmma等共聚物产品对eps改进所采用“在白模材料分子结构中引入活性氧原子，降低碳含量，促进燃烧降低残碳类固态残留物”的工艺方法，本发明通过改进白模泡沫内气相成分，引入富氧气氛，促进富氧燃烧，达到类似效果，工艺更简单，成本更低。
综上所述，本发明能有效解决现有各类可发性树脂珠粒制备的泡沫模样存在的高温热解固态产物残碳造成的炭黑、夹渣等表面缺陷问题。还能有效解决现有各类可发性树脂珠粒制备的泡沫模样，在浇注温度高温下，热解过程需吸收大量热量，造成前端金属液快速降温，导致铸件充型前端流动性下降，易产生冷隔缺陷的问题。从而在随着金属液前端温度的下降还能有效避免因泡沫模样热解气化不充分导致的液态和固态残余物增多，与过冷金属液一起形成消失模铸造特有的豆腐渣冷隔现象。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合阶梯式浇注系统的具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，包括预发泡、干燥熟化及成型发泡工序，在富氧气氛下，于预发泡阶段，采用间歇式预发机或连续式预发机将外部富氧空气扩张渗入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，使得所述泡沫空腔的气体中氧体积含量不低于21%。
实施例1
一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，包括预发泡、干燥熟化及成型发泡工序，在富氧气氛下，于预发泡阶段，采用富氧蒸汽预发泡将外部富氧空气扩张渗入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，所采用的预发机为间歇式预发机，首先对预发泡筒进行预热，预热温度为80～90℃；预热完成后将eps可发性原始珠粒迅速加入预发泡筒，然后向预发筒内通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽进行预发，其富氧蒸汽压力为0.1～0.2mpa，温度为90～105℃，预发过程中物料处于良好沸腾状态，料位不断上升直至达到出料料位高度后，停止蒸汽加热，预发结束，接着进行常规的干燥熟化及成型发泡等工序步骤，最终制得所述富氧消失模泡沫白模。
在此阶段，富氧蒸汽向原始珠粒内部泡孔渗透，同时发泡剂也受热气化膨胀，所以泡孔内压力逐渐增加，致使泡孔进一步膨胀，珠粒体积也就不断增大。外部蒸汽渗透到泡孔内地作用是珠粒体积膨胀的重要原因。因而采用富氧蒸汽作为加热发泡介质，使预发结束后所得预发珠粒泡孔内氧气含量远较普通预发泡工艺为多。
实施例2
同实施例1所不同的是，一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，所采用的预发机为连续式预发机，具体为，首先打开蒸汽阀门，通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽，使预发泡筒进行预热，预热温度升至70～75℃，并保持3～5分钟，然后将eps可发性原始珠粒装入料斗，待预热完毕后，打开进料口闸门，待原料全部进入发泡机内，关闭进料闸门，其富氧蒸汽温度为90～110℃，压力为0.1～0.2mpa，此时机内原料将逐渐发泡，直到溢出口源源流出发泡颗粒时，打开原料进口，使其连续进料，同时溢出口连续流出发泡颗粒，通过流化床熟化后进入熟化仓进行熟化。
实施例3
一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，所述泡沫结构材料为stmma，泡沫空腔的气体中氧体积含量为21%，在本实施例中，包括预发泡、干燥熟化及成型发泡工序，在富氧气氛下，于预发泡阶段，采用富氧蒸汽预发泡将外部富氧空气扩张渗入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，所采用的预发机为间歇式预发机，首先对预发泡筒进行预热，预热温度为80～90℃；预热完成后将eps可发性原始珠粒迅速加入预发泡筒，然后向预发筒内通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽进行预发，其富氧蒸汽压力为0.1～0.2mpa，温度为90～105℃，预发过程中物料处于良好沸腾状态，料位不断上升直至达到出料料位高度后，停止蒸汽加热，预发结束，接着进行常规的干燥熟化及成型发泡等工序步骤，最终制得所述富氧消失模泡沫白模。
实施例4
同实施例3所不同的是，一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，所采用的预发机为连续式预发机，具体为，首先打开蒸汽阀门，通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽，使预发泡筒进行预热，预热温度升至70~75℃，并保持3~5分钟，然后将eps可发性原始珠粒装入料斗，待预热完毕后，打开进料口闸门，待原料全部进入发泡机内，关闭进料闸门，其富氧蒸汽温度为90~105℃，压力为0.1~0.2mpa，此时机内原料将逐渐发泡，直到溢出口源源流出发泡颗粒时，打开原料进口，使其连续进料，同时溢出口连续流出发泡颗粒，通过流化床熟化后进入熟化仓进行熟化。
实施例5
一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，所述泡沫结构材料为stmma，泡沫空腔的气体中氧体积含量为21%，在本实施例中，包括预发泡、干燥熟化及成型发泡工序，在富氧气氛下，于预发泡阶段，采用富氧蒸汽预发泡将外部富氧空气扩张渗入到泡沫白模珠粒的泡沫空腔中，所采用的预发机为间歇式预发机，首先对预发泡筒进行预热，预热温度胃80～90℃；预热完成后将epmma可发性原始珠粒迅速加入预发泡筒，然后向预发筒内通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽进行预发，其富氧蒸汽压力为0.1～0.2mpa，温度为110～120℃，预发过程中物料处于良好沸腾状态，料位不断上升直至达到出料料位高度后，停止蒸汽加热，预发结束；接着进行常规的干燥熟化及成型发泡等工序步骤，最终制得所述富氧消失模泡沫白模。
实施例6
同实施例5所不同的是，一种基于泡沫白模的预发泡阶段富氧消失模的制备方法，所采用的预发机为连续式预发机，具体为，首先打开蒸汽阀门，通入氧体积含量不低于21%的富氧蒸汽，使预发泡筒进行预热，预热温度升至70~75℃，并保持3~5分钟，然后将eps可发性原始珠粒装入料斗，待预热完毕后，打开进料口闸门，待原料全部进入发泡机内，关闭进料闸门，其富氧蒸汽温度为110~120℃，压力为0.1~0.2mpa，此时机内原料将逐渐发泡，直到溢出口源源流出发泡颗粒时，打开原料进口，使其连续进料，同时溢出口连续流出发泡颗粒，通过流化床熟化后进入熟化仓进行熟化。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。