1 概述
真空密封造型是一種物理造型工藝方法，型砂中不加入粘結劑、水和其它附加物，因而減輕了砂處理的工作量，而且使造型和鑄件落砂清理勞動量也大大減輕，舊砂回用率可達95%。這種鑄造工藝是利用塑料薄膜密封砂箱，依靠真空幫浦抽出型內空氣，造成鑄型內外有壓力差，使乾砂緊實，以形成所需型腔的一種物理造型方法。因此，真空密封造型又名「負壓造型法」，或真空密封造型，統稱v法造型鑄造工藝。
採用v法造型，與傳統砂型鑄造工藝相比，其裝置投資可減少30%左右，造型用木製作模板，用鋼板焊接製造砂箱。所以模型和砂箱使用壽命長，生產周期短，材料利用率較高，鑄件廢品率降低，內外質量提高，從而鑄件成本降低。利用真空v法造型，可生產鑄鐵件、鑄鋼件和有色合金鑄件，甚至可以生產薄壁大型鑄件，但要根據鑄件的形狀來決定。
2 v法造型工藝過程
（1）模型和模板製造帶有抽氣室和抽氣孔的模型和承接板。將模型固定承接板上，模型的邊緣以及關鍵部位開設透氣孔，透氣孔與承模板腔直接連通。當空腔內處於負壓時，空氣通過透氣孔被抽出去。
如圖1所示。
（2）覆膜加熱將一塊尺寸與承接板大小差不多的塑料薄膜加熱到軟化狀態，薄膜厚度一般為0.08mm~0.2mm，並具有良好的伸縮性和較高的塑料形變率。如圖2所示。
（3）抽真空薄膜軟化後，立即使真空裝置開始工作，使軟化的薄膜被吸覆在模型上，真空吸力通過透氣孔作用於薄膜上，使薄膜與模型緊貼在一起，用真空系統抽出覆膜後承接板及模型中的空氣，使薄膜緊貼在承接板和模型上，形成填砂用的承接板（稱為覆膜成型），再向模型上噴上快乾塗料。如圖3所示。
（4）放置砂箱真空吸力繼續作用於模型承載板上，把帶有過濾抽氣系統的砂箱放在模型四周，並位於薄膜的上面。砂箱為雙層箱壁結構，兩層箱壁之間形成真空室，砂箱內壁上鑽有透氣孔，兩層之間設有金屬絲網，防止細砂粒和粉塵進入真空室。更大的砂箱可在內部設定真空軟管，並將軟管連線到真空罐與真空幫浦相連。
如圖4所示。
5）向砂箱中加砂向砂箱內充填無粘結劑和附加物的幹石英砂，啟動振動台，將砂箱內的型砂振實並刮平砂面，放置澆冒口模樣，在砂面上鋪上塑料薄膜密封，開啟抽氣閥門，抽取型砂中的空氣，使鑄型內外形成壓力差。由於壓力差的作用，使鑄型成型後有較高的硬度，硬度計讀數達到80~90，最高可達到90~95。如圖5所示。
（6）砂型頂面覆膜在砂型的頂部再復上一層塑料薄膜，該薄膜不需要加熱軟化，只起密封作用，與消失模鑄造用的密封塑料薄膜作用一樣。圖6為上型通過手工將澆口杯與直澆道相連，下型只需在覆膜前將砂子刮平即可。
（7）砂箱抽真空對砂箱抽真空，模型承載板的真空度得到釋放。在大氣壓力作用下，砂型中的砂子得到緊實，並保持其原來的形狀，然後將砂型與模型分開，即起模。如圖7所示。
（8）合箱澆注用同樣的方法生產上型和下型，將上型放到下型的上面合箱，形成的整個型腔都是被塑料薄膜襯裡，如圖8所示。解除模板內的真空，給型板內注入正壓，然後進行起模，此後鑄型要繼續抽真空，然後下芯、合箱和澆注。
（9）落砂澆鑄後待金屬液逐漸冷卻凝固後，逐步減小負壓度，當型內壓力接近或等於大氣壓時，型內壓差消失，砂型自行潰散，如圖9所示。（注：保壓時間要根據鑄件厚度、大小來決定。
）冷卻後，去除真空管，無需震動直接將砂子同鑄件一起落下。砂冷卻後返回系統迴圈使用，將鑄件取走進入清理工部。
3 v法造型的特點
與傳統砂型鑄造工藝相比，v法造型的優點如下。
（1） 提高鑄件內在質量，鑄件表面光潔，輪廓清晰，尺寸準確；
（2） 簡化裝置，節約投資，減少維修費用，省去粘結劑、附加物及混砂裝置；
（3） 模具及砂箱使用壽命長，起模容易；
（4） 金屬利用率高，澆注時金屬液流動性好，充填能力強，砂型硬度高，冷卻較慢有利於補縮，減小冒口尺寸、減小加工餘量；
（5） 有利於環保，型砂可反覆使用，利用率高，不存在廢砂對環境造成的汙染。由於採用無粘結劑的乾砂，省去了其他鑄造工藝中型砂的粘結劑、附加物或烘乾工序，減小了環境汙染，和消失模鑄造工藝一樣都是在負壓下澆注。
v法造型具有一定的適用範圍，與其它鑄造工藝相比，存在如下不足。
（1） 造型操作較複雜，小型鑄件生產成本高，產量上不去；
（2） 從造型開始到澆注、冷卻，始終需要保持負壓狀態，對機械化生產具有一定難度；
（3） 因受塑料薄膜的延伸率和成形性的限制，鑄型成型採用v法造型，但內腔需用其它型砂型芯，才能作出複雜的鑄件，影響該工藝發展和擴大應用範圍；
（4） 需要考慮砂子的粉塵去除及冷卻問題；
（5）鑄件有時上表面容易造成缺陷。
4 生產線布置及裝置選型
4.1 真空幫浦選用2be1型水環式真空幫浦比sk型真空幫浦更省電。乾式真空幫浦與濕式真空幫浦相比較，乾式真空幫浦可獲得更高的真空度。
4.2 穩壓、除塵罐真空穩壓罐是一種密封容器，其主要作用是穩定真空系統的壓力，緩衝系統壓力波動對造型澆注的影響。真空罐的容積過小，穩壓效果差，反之系統從啟動到可造型的時間長，動力和材料消耗大。
生產占地面積較大。在澆注時應避免砂型塌砂，考慮加大真空罐容積。除塵濾氣罐的主要作用是：
防止從砂箱內抽吸出的細砂或粉塵進入幫浦內，以免影響真空幫浦的正常工作，並防止細砂或粉塵進入幫浦內磨損零件。濾氣罐的過濾原理與水煙袋過濾原理相似，經過水浴的氣體和水進行混合，使其中的細砂和粉塵向下沉澱到底部，可以定期清除。同時濾氣罐上半部具有一定的容積，能起到輔助穩壓的作用，所以盡量增大濾氣罐的容積。
5 造型系統
造型系統包括振實臺、塑料薄膜烤膜器、砂處理系統、模板和砂箱。
5.1 造型系統型砂的充填密度對鑄件成型有很大的影響，為提高型砂的抗壓強度和硬度，必須提高砂子的充填密度，為此需要在填砂時予以振動。此外，振動可以減小乾砂的堆積角，有利於乾砂的流動充填。
當薄膜區域性搭橋或皺摺垂直於填砂方向時，會影響砂子向下方的充填，折合的雙層薄膜便會向其未充滿的方向展開，使鑄型表面成開口狀態。乾砂緊實度不夠時會造成因膨脹使鑄件壁厚增大，甚至會增大分型面的披縫。所以填砂時應進行必要的振動，使流動性較大的乾砂獲得足夠的緊實度非常重要。
對於形狀簡單的無橫向凸凹部位的鑄件，可採用普通振實臺。但對鑄件比較複雜，有水平孔或橫向凹凸變化的鑄件，最好採用三維振實臺，以滿足各種鑄件不同振動形式和激振力造型的要求，有效地避免砂子填充不良，提高充填緊實效果。本單位採用了2臺振實臺，分別造上箱和下箱。
5.2 塑料薄膜烤膜器在模型上覆膜時，須將eva薄膜迅速加熱，加熱溫度120℃~160℃，使eva膜出現鏡面下垂即可。目前普遍使用石英管加熱器，結構簡單，操作方便，在國內得到廣泛應用。
一般把烤膜器固定在立柱上，形成自動迴轉或手動迴轉結構，位於振實臺模型的上方，這樣加熱操作非常方便。另外，加熱其還能用於塗料烘乾，具有一機兩用功效。
5.3 加砂系統一般採用雨淋式加砂裝置，配有砂庫和砂鬥等。
5.4 模板 v法造型用的模板，其兩側端部設有與砂箱配合、定位的銷套，在模板下面設有抽氣室。模板的結構採用木製裝配。
在v法造型中模型不與砂型接觸，之間隔著一層薄膜和塗料，所以模型的磨損和變形都很小，使用壽命長。但在模型結構上要考慮v法的特殊要求：（1）將模型作成空心結構，使之形成抽氣室。
較大的模型內部設定加強筋，以保證在抽氣負壓作用下，模型不致開裂或變形；（2）模型上盡量避免有尖銳稜角，以免腹膜吸不到位或吸破薄膜；（3）模型拔膜斜度可適當小一點，因為v法造型時薄膜和模型之間較光滑，摩擦力小，所需的拔模斜度較小；（4）模型表面需要開設抽氣孔，抽氣孔一般為直徑φ1.5mm~2.5mm，最好用抽氣塞，直徑φ8mm~20mm；（5）木型表面不宜塗刷漆類溶液，也不宜塗刷耐溫低於60℃~70℃的其它油漆，否則將烘熱的塑料薄膜覆上後，會出現黏膜現象，影響起模。
6 砂箱
v法造型的砂箱除四壁要密封外，砂箱內部必須設定抽氣過濾裝置。v法砂箱按抽氣方式可分為側面抽氣、管式抽氣、金屬軟管抽氣和復合抽氣等形式。
6.1 側面抽氣砂箱這種形式的砂箱其四壁和消失模砂箱相同，都是用鋼板焊的密封夾層，夾層之間形成連通的抽氣室。側壁鑽有排氣孔，採用厚度為10mm的鋼板，在中間加兩層150~200目的金屬絲網。
6.2 管式抽氣砂箱這種砂箱的箱壁是用鋼板焊接成的密封夾層，夾層的中空部分形成抽氣室，而側壁可為實體也可作成空腔，盡量利用抽真空的側板。抽氣孔焊在兩端的側壁上，由數根抽氣管與抽氣室連通，孔的間距為25mm左右，孔徑為φ8mm~10mm。
在鋼管外麵包兩層150~200目的金屬網，以防細砂及粉塵被吸入抽氣室。這種砂箱利用每根鋼管上的抽氣孔排氣，可使砂型各處得到較為均勻的真空度。由於焊有數根鋼管，砂箱的剛度和強度都較好，適用於面積大於1m2的中大型砂箱。
6.3 金屬軟管抽氣砂箱國內很多廠家採用這種砂箱，砂箱壁採用10mm的鋼板焊接而成，用槽鋼進行加固，並焊有箱帶，內部用金屬軟管形成抽氣通道。這種砂箱結構簡單，採用單層箱壁，可製作尺寸較大的砂箱。
為避免塌砂、鑄型沉降和變形，設定了較密的鋼板和箱帶，在與木型側面與表面之間留有一定間隙。為便於金屬軟管的安裝固定，在相應位置切割出通過式安裝固定孔。金屬管兩端與固定在砂箱上壁的真空接頭相連，抽氣時通過軟管的各活動節之間的縫隙，抽吸細砂粒之間的空氣，同時又能阻止細砂及粉塵被吸走。
這種軟管因間隙較大，易吸收入細砂粒和粉塵，因此真空管路系統必須配植濾砂和水浴裝置，以防止粉塵進入真空幫浦，磨損真空幫浦機件。
V法鑄造技術
一什麼是v法鑄造？圖1.1 v法工藝準備模型 圖1.2 v法工藝薄膜加熱 圖1.3 v法工藝模型抽真空覆 噴塗料 圖1.4 v法工藝將砂箱放於模型上 圖1.5 v法工藝將砂子加入砂箱 振實 圖1.6 v法工藝砂型頂部覆背膜 圖1.7 v法工藝砂箱抽真空 模型去真空 起模 圖1.8 v法工藝合箱 澆注...
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