本發明屬于消失模鑄造技術領域，尤其涉及一種富氧消失模泡沫白模。
背景技術：
消失模鑄造是一種近無余量、精確成型的先進工藝，它符合鑄造技術發展的總趨勢，有著廣泛的發展前景，其優越性毋庸置疑。消失模工藝技術中，模樣材料的開發與模樣制備工藝尤為重要：首先是有了模樣材料才會有消失模（實型）鑄造技術，而消失模鑄造技術的發展，要求有性能更優越的模樣材料，及其制備工藝。
目前，消失模鑄造采用的泡沫模樣所用原材料為可發性樹脂珠粒，主要有三類產品：可發性聚苯乙烯（eps）、可發性聚甲基丙烯酸甲酯（epmma）、苯乙烯—甲基丙烯酸甲酯共聚樹脂（stmma）。可發性樹脂珠粒經“預發泡→干燥、熟化→成型發泡→發泡塑料模樣”步驟完成泡沫模樣的制備流程。珠粒經內部發泡劑及外部空氣、水汽進入并擴張膨脹，其體積增大數十倍，形成內含無數空泡的泡沫結構。
在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：1）現有各類可發性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，如eps（可發性聚苯乙烯樹脂珠粒）、epmma（可發性聚甲基丙烯酸甲脂樹脂珠粒）、stmma（可發性甲基丙烯酸甲脂與苯乙烯共聚樹脂珠粒）等，均不同程度存在高溫熱解固態產物殘碳造成的炭黑、夾渣等表面缺陷。2）現有各類可發性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，在澆注溫度高溫下，熱解過程需吸收大量熱量，造成前端金屬液快速降溫，導致鑄件充型前端流動性下降，易產生冷隔缺陷，而且隨著金屬液前端溫度的下降易導致泡沫模樣熱解氣化不充分，液態和固態殘余物增多，與過冷金屬液一起形成消失模鑄造特有的豆腐渣冷隔現象。
技術實現要素：
本發明的目的在于針對上述現有技術中的存在問題提供一種富氧消失模泡沫白模，本發明在高溫鐵液置換的分解燃燒過程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔內富氧氣體一方面可促進白模內碳原子燃燒氣化，減少泡沫熱解產生的殘余固態產物；另一方面可促進白模有機物富氧燃燒，使燃燒充分，放出更多熱量，彌補白模熱解過程的吸熱降溫；并且更多的活性氧原子可促進白模的裂解程度和裂解速度，從而有效解決了上述技術問題。
為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：
本發明提供了一種富氧消失模泡沫白模，所述白模為可發性樹脂珠粒結合成型的泡沫結構，所述白模的泡沫結構中，所述白模的泡沫結構中，泡沫空腔氣體為于富氧氣氛下，由外部富氧空氣在預發泡、干燥熟化及成型發泡中任一工序步驟中擴張滲入到泡沫結構空腔中，并且泡沫結構空腔氣體中含有氧體積含量不低于21%的富氧空氣或純氧，所述泡沫結構材料為eps珠粒、epmma珠粒、stmma珠粒或其它可發性樹脂珠粒中任一種。
優選的，所述泡沫結構材料為eps，該泡沫白模是由下述富氧制備方法中的任一項或多項制備而成：
預發泡階段富氧方法，采用富氧蒸汽預發泡，所采用的預發機為間歇式預發機，首先對預發泡筒進行預熱，預熱溫度為80～90℃；預熱完成后將eps可發性原始珠粒迅速加入預發泡筒，然后向預發筒內通入氧體積含量不低于21%的富氧水蒸汽進行預發，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為90～105℃，預發過程中物料處于良好沸騰狀態，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發結束；
干燥熟化階段富氧方法，首先將預發好的預發泡eps珠粒經管道進入干燥熟化倉內，用鼓風機吹干后放置貯藏熟化,熟化時間不少于5h，富氧熟化采用的熟化倉應為密閉結構，內部流通為氧體積含量不低于21%的富氧空氣，通過連續換氣確保氧氣含量和防止倉內凝聚過多戊烷；
成型發泡階段富氧方法，采用壓機氣室成形方式，用壓縮空氣加料器將經過預發泡和干燥熟化后的eps珠粒噴射進并填滿模腔，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽壓力為0.2～0.4mpa，溫度為110～120℃，發泡時間為30s～2min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。
優選的，所述預發泡階段富氧制備方法中所采用的預發機還可以為連續式預發機，在所采用的預發機為連續式預發機時，預發泡階段富氧方法具體為：首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70~75℃，并保持3~5分鐘，然后將eps可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為90~110℃，壓力為0.1~0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。
優選的，所述泡沫結構材料為stmma，該泡沫白模是由下述富氧制備方法中的任一項或多項制備而成：
預發泡階段富氧方法，采用富氧蒸汽預發泡，所采用的預發機為間歇式預發機，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70～75℃，并保持3～5分鐘，然后將stmma可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為95～110℃，壓力為0.1～0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化；
干燥熟化階段富氧方法，首先將預發好的預發泡stmma珠粒經管道進入干燥熟化倉內，用鼓風機吹干后放置貯藏熟化,熟化時間不少于5h，富氧熟化采用的熟化倉應為密閉結構，內部流通為氧體積含量不低于21%的富氧空氣，通過連續換氣確保氧氣含量和防止倉內凝聚過多戊烷；；
成型發泡階段富氧方法，采用蒸缸成形方式，首先用手工加料方法將stmma預發珠粒填入模具內，振動填實后合模，然后通入富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽中氧體積含量不低于21%，壓力為0.2～0.3mpa，溫度為110～120℃，發泡時間為5～20min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。
優選的，所述預發泡階段富氧制備方法中所采用的預發機還可以為連續式預發機，在所采用的預發機為連續式預發機時，預發泡階段富氧方法具體為：首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70~75℃，并保持3~5分鐘，然后將stmma可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為95~110℃，壓力為0.1~0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。
優選的，所述泡沫結構材料為epmma，該泡沫白模是由下述富氧制備方法中的任一項或多項制備而成：
預發泡階段富氧方法，采用富氧蒸汽預發泡，所采用的預發機為間歇式預發機，首先對預發泡筒進行預熱，預熱溫度為80～90℃；預熱完成后將epmma可發性原始珠粒迅速加入預發泡筒，然后向預發筒內通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為110～120℃，預發過程中物料處于良好沸騰狀態，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發結束；
干燥熟化階段富氧方法，首先將預發好的預發泡epmma珠粒經管道進入干燥熟化倉內，用鼓風機吹干后放置貯藏熟化，熟化時間不少于5h，富氧熟化采用的熟化倉應為密閉結構，內部流通為氧體積含量不低于21%的富氧空氣，通過連續換氣確保倉內氧氣含量和防止倉內凝聚過多戊烷；
成型發泡階段富氧方法，采用壓機氣室成形方式，用壓縮空氣加料器將經過預發泡和干燥熟化后的epmma珠粒噴射進并填滿模腔，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽壓力為0.2～0.4mpa，溫度為115～130℃，發泡時間為30s～2min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。
優選的，所述預發泡階段富氧制備方法中所采用的預發機還可以為連續式預發機，在所采用的預發機為連續式預發機時，預發泡階段富氧方法具體為：首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70~75℃，并保持3~5分鐘，然后將epmma可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為95~110℃，壓力為0.1~0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。
本發明的有益效果在于：
（1）在高溫鐵液置換的分解燃燒過程中，富氧泡沫白模的泡沫空腔內富氧氣體可起到如下有益作用：
a、富氧氣氛可促進白模內碳原子燃燒氣化，減少泡沫熱解產生的殘余固態產物；
b、富氧氣氛可促進白模有機物富氧燃燒，使燃燒充分，放出更多熱量，彌補白模熱解過程的吸熱降溫；
c、富氧氣氛下，更多的活性氧原子可促進白模的裂解程度和裂解速度。
（2）工藝簡單，不同于當前epmma、stmma等共聚物產品對eps改進所采用“在白模材料分子結構中引入活性氧原子，降低碳含量，促進燃燒降低殘碳類固態殘留物”的工藝方法，本發明通過改進白模泡沫內氣相成分，引入富氧氣氛，促進富氧燃燒，達到類似效果，工藝更簡單，成本更低。
綜上所述，本發明能有效解決現有各類可發性樹脂珠粒制備的泡沫模樣存在的高溫熱解固態產物殘碳造成的炭黑、夾渣等表面缺陷問題。還能有效解決現有各類可發性樹脂珠粒制備的泡沫模樣，在澆注溫度高溫下，熱解過程需吸收大量熱量，造成前端金屬液快速降溫，導致鑄件充型前端流動性下降，易產生冷隔缺陷的問題。從而在隨著金屬液前端溫度的下降還能有效避免因泡沫模樣熱解氣化不充分導致的液態和固態殘余物增多，與過冷金屬液一起形成消失模鑄造特有的豆腐渣冷隔現象。
具體實施方式
為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合階梯式澆注系統的具體實施方式，進一步闡述本發明。
一種富氧消失模泡沫白模，所述白模為可發性樹脂珠粒結合成型的泡沫結構，所述白模的泡沫結構中，泡沫空腔氣體為氧體積含量高于21%的富氧空氣或純氧，所述泡沫結構材料為eps珠粒、epmma珠粒、stmma珠粒及其它常用可發性樹脂珠粒中的任一種。
實施例1
一種富氧消失模泡沫白模，所述白模的泡沫結構中，泡沫空腔氣體為氧體積含量不低于21%的富氧空氣或純氧，所述泡沫結構材料為eps珠粒，在本實施例中，所述白模是在預發泡階段階段富氧制備而成，具體為，首先采用富氧蒸汽預發泡，所采用的預發機為間歇式預發機，首先對預發泡筒進行預熱，預熱溫度為80～90℃；預熱完成后將eps可發性原始珠粒迅速加入預發泡筒，然后向預發筒內通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為90～105℃，預發過程中物料處于良好沸騰狀態，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發結束，接著進行常規的干燥熟化及成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
在此階段，富氧蒸汽向原始珠粒內部泡孔滲透，同時發泡劑也受熱氣化膨脹，所以泡孔內壓力逐漸增加，致使泡孔進一步膨脹，珠粒體積也就不斷增大。外部蒸汽滲透到泡孔內地作用是珠粒體積膨脹的重要原因。因而采用富氧蒸汽作為加熱發泡介質，使預發結束后所得預發珠粒泡孔內氧氣含量遠較普通預發泡工藝為多。
實施例2
同實施例1所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在干燥熟化階段富氧制備而成，具體為，首先將預發好的預發泡eps珠粒經管道進入干燥熟化倉內，用鼓風機吹干后放置貯藏熟化，熟化時間為6～8h，富氧熟化采用的熟化倉應為密閉結構，內部流通為氧體積含量不低于21%的富氧空氣，每小時進行8～10次的換氣，防止倉內凝聚過多戊烷；熟化結束后，接著進行常規的成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
在此階段，把剛預發好的eps珠粒在富氧空氣下放置幾小時，得到泡孔內含富氧的熟化珠粒。這是因為，由于剛預發好的珠粒中的泡孔內部氣態發泡劑和滲入蒸汽的冷凝，泡孔中形成部分真空。熟化放置幾小時以上，富氧空氣滲透到珠粒的泡孔內，消除了泡孔內部分真空，保持泡孔內與大氣壓力的平衡，使珠粒重新變的干燥有彈性。
實施例3
同實施例1所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在成型發泡階段富氧制備而成，具體為，首先采用壓機氣室成形方式，用壓縮空氣加料器將經過預發泡和干燥熟化后的eps珠粒噴射進并填滿模腔，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽壓力為0.2～0.4mpa，溫度為110～120℃，發泡時間為30s～2min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。
在此階段，富氧蒸汽向預發和熟化好的eps珠粒內部泡孔再次滲透，同時泡孔內殘存發泡劑也受熱氣化膨脹，使泡孔進一步膨脹，珠粒體積進一步脹大。受模壁的限制，使半熔融狀態的泡沫珠粒相互粘結在一起，并填滿顆粒間空隙，最終形成內含富氧氣氛的泡沫塑料模樣。
實施例4
同實施例1所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在預發泡階段富氧制備而成，并且所采用的預發機還可以為連續式預發機，具體為，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70～75℃，并保持3～5分鐘，然后將eps可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為90～110℃，壓力為0.1～0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。
實施例5
一種富氧消失模泡沫白模，所述白模的泡沫結構中，泡沫空腔氣體為氧體積含量不低于21%的富氧空氣或純氧，所述泡沫結構材料為stmma，泡沫空腔的氣體中氧體積含量為21%，在本實施例中，所述白模是在預發泡階段富氧制備而成，具體為，首先采用富氧蒸汽預發泡，所采用的預發機為連續式預發機，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70～75℃，并保持3～5分鐘，然后將stmma可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為95～110℃，壓力為0.1～0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化；即接著進行常規的干燥熟化及成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
實施例6
同實施例5所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模在預發泡階段富氧制備過程中，在關閉進料閘門前再次將stmma可發性原始珠粒向料斗加滿。
實施例7
同實施例5所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在干燥熟化階段富氧制備而成，具體為，首先將預發好的預發泡stmma珠粒經管道進入干燥熟化倉內，用鼓風機吹干后放置貯藏熟化，熟化時間為6～8h，富氧熟化采用的熟化倉應為密閉結構，內部流通為氧體積含量不低于21%的富氧空氣，每小時進行8～10次的換氣，防止倉內凝聚過多戊烷；熟化結束后，接著進行常規的成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
實施例8
同實施例5所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在成型發泡階段富氧制備而成，具體為，采用蒸缸成形方式，首先用手工加料方法將stmma預發珠粒填入模具內，振動填實后合模，然后通入富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽中氧體積含量不低于21%，壓力為0.2～0.3mpa，溫度為110～120℃，發泡時間為5～20min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。
實施例9
同實施例5所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在干燥熟化階段富氧制備而成，并且所采用的預發機還可以為間歇式預發機，具體為，首先對預發泡筒進行預熱，預熱溫度胃80～90℃；預熱完成后將stmma可發性原始珠粒迅速加入預發泡筒，然后向預發筒內通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為90～105℃，預發過程中物料處于良好沸騰狀態，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發結束，接著進行常規的干燥熟化及成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
實施例10
一種富氧消失模泡沫白模，所述白模的泡沫結構中，泡沫空腔氣體為氧體積含量不低于21%的富氧空氣或純氧，所述泡沫結構材料為epmma，泡沫空腔的氣體中氧體積含量為21%，在本實施例中，所述白模是在預發泡階段富氧制備而成，具體為，采用富氧蒸汽預發泡，所采用的預發機為間歇式預發機，首先對預發泡筒進行預熱，預熱溫度胃80～90℃；預熱完成后將epmma可發性原始珠粒迅速加入預發泡筒，然后向預發筒內通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽進行預發，其富氧蒸汽壓力為0.1～0.2mpa，溫度為110～120℃，預發過程中物料處于良好沸騰狀態，料位不斷上升直至達到出料料位高度后，停止蒸汽加熱，預發結束；接著進行常規的干燥熟化及成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
實施例11
同實施例10所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在干燥熟化階段富氧制備而成，具體為，首先將預發好的預發泡epmma珠粒經管道進入干燥熟化倉內，用鼓風機吹干后放置貯藏熟化，熟化時間為6～8h，富氧熟化采用的熟化倉應為密閉結構，內部流通為氧體積含量不低于21%的富氧空氣，每小時進行8～10次的換氣，防止倉內凝聚過多戊烷；熟化結束后，接著進行常規的成型發泡等工序步驟，最終制得所述富氧消失模泡沫白模。
實施例12
同實施例10所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在成型發泡階段富氧制備而成，具體為，采用壓機氣室成形方式，用壓縮空氣加料器將經過預發泡和干燥熟化后的epmma珠粒噴射進并填滿模腔，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽于模腔中使珠粒進一步脹大，其中富氧蒸汽壓力為0.2～0.4mpa，溫度為115～130℃，發泡時間為30s～2min，最終形成泡沫塑料板材或模樣。
實施例13
同實施例10所不同的是，一種富氧消失模泡沫白模，所述白模是在干燥熟化階段富氧制備而成，并且所采用的預發機還可以為連續式預發機，具體為，首先打開蒸汽閥門，通入氧體積含量不低于21%的富氧蒸汽，使預發泡筒進行預熱，預熱溫度升至70～75℃，并保持3～5分鐘，然后將epmma可發性原始珠粒裝入料斗，待預熱完畢后，打開進料口閘門，待原料全部進入發泡機內，關閉進料閘門，其富氧蒸汽溫度為95～110℃，壓力為0.1～0.2mpa，此時機內原料將逐漸發泡，直到溢出口源源流出發泡顆粒時，打開原料進口，使其連續進料，同時溢出口連續流出發泡顆粒，通過流化床熟化后進入熟化倉進行熟化。
本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。