消失模鑄造技術簡介

消失模鑄造技術是用泡沫塑料制作成與零件結(jié)構和尺寸完全一樣的實型模具，經(jīng)浸涂耐火粘結(jié)涂料，烘干后進行干砂造型，振動緊實，然后澆入金屬液使模樣受熱氣化消失，而得到與模樣形狀一致的金屬零件的鑄造方法。

消失模鑄造技術

1、壓力消失模鑄造技術

壓力消失模鑄造技術是消失模鑄造技術與壓力凝固結(jié)晶技術相結(jié)合的鑄造新技術，它是在帶砂箱的壓力灌中，澆注金屬液使泡沫塑料氣化消失后，迅速密封壓力灌，并通入一定壓力的氣體，使金屬液在壓力下凝固結(jié)晶成型的鑄造方法。這種鑄造技術的特點是能夠顯著減少鑄件中的縮孔、縮松、氣孔等鑄造缺陷，提高鑄件致密度，改善鑄件力學性能。

2、真空低壓消失模鑄造技術

真空低壓消失模鑄造技術是將負壓消失模鑄造方法和低壓反重力澆注方法復合而發(fā)展的一種新鑄造技術。真空低壓消失模鑄造技術的特點是：綜合了低壓鑄造與真空消失模鑄造的技術優(yōu)勢，在可控的氣壓下完成充型過程，大大提高了合金的鑄造充型能力；與壓鑄相比，設備投資小、鑄件成本低、鑄件可熱處理強化；而與砂型鑄造相比，鑄件的精度高、表面粗糙度小、生產(chǎn)率高、性能好；反重力作用下，直澆口成為補縮短通道，澆注溫度的損失小，液態(tài)合金在可控的壓力下進行補縮凝固，合金鑄件的澆注系統(tǒng)簡單有效、成品率高、組織致密；真空低壓消失模鑄造的澆注溫度低，適合于多種有色合金。

3、振動消失模鑄造技術

振動消失模鑄造技術是在消失模鑄造過程中施加一定頻率和振幅的振動，使鑄件在振動場的作用下凝固，由于消失模鑄造凝固過程中對金屬溶液施加了一定時間振動，振動力使液相與固相間產(chǎn)生相對運動，而使枝晶破碎，增加液相內(nèi)結(jié)晶核心，使鑄件最終凝固組織細化、補縮提高，力學性能改善。該技術利用消失模鑄造中現(xiàn)成的緊實振動臺，通過振動電機產(chǎn)生的機械振動，使金屬液在動力激勵下生核，達到細化組織的目的，是一種操作簡便、成本低廉、無環(huán)境污染的方法。

4、半固態(tài)消失模鑄造技術

半固態(tài)消失模鑄造技術是消失模鑄造技術與半固態(tài)技術相結(jié)合的新鑄造技術，由于該工藝的特點在于控制液固相的相對比例，也稱轉(zhuǎn)變控制半固態(tài)成形。該技術可以提高鑄件致密度、減少偏析、提高尺寸精度和鑄件性能。

5、消失模殼型鑄造技術

消失模殼型鑄造技術是熔模鑄造技術與消失模鑄造結(jié)合起來的新型鑄造方法。該方法是將用發(fā)泡模具制作的與零件形狀一樣的泡沫塑料模樣表面涂上數(shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的泡沫塑料模樣燃燒氣化消失而制成型殼，經(jīng)過焙燒，然后進行澆注，而獲得較高尺寸精度鑄件的一種新型精密鑄造方法。它具有消失模鑄造中的模樣尺寸大、精密度高的特點，又有熔模精密鑄造中結(jié)殼精度、強度等優(yōu)點。與普通熔模鑄造相比，其特點是泡沫塑料模料成本低廉，模樣粘接組合方便，氣化消失容易，克服了熔模鑄造模料容易軟化而引起的熔模變形的問題，可以生產(chǎn)較大尺寸的各種合金復雜鑄件

6、消失模懸浮鑄造技術

消失模懸浮鑄造技術是消失模鑄造工藝與懸浮鑄造結(jié)合起來的一種新型實用鑄造技術。該技術工藝過程是金屬液澆入鑄型后，泡沫塑料模樣氣化，夾雜在冒口模型的懸浮劑（或?qū)腋┓胖迷谀幽程囟ㄎ恢?，或?qū)腋┡cEPS一起制成泡沫模樣）與金屬液發(fā)生物化反應從而提高鑄件整體（或部分）組織性能。

來源;鑄造裝備

消失模鑄造技術作為一種鑄件近靜形成形方法，近年來得到了快速發(fā)展。在國外由于機械化、自動化消失模鑄造生產(chǎn)線的陸續(xù)建成投產(chǎn)及所產(chǎn)生的顯著的經(jīng)濟和社會效益，使消失模鑄造技術顯現(xiàn)出強大的生命力。

前一段時間我國的消失模鑄造技術應用雖然進展緩慢，但在近幾年得到了快速發(fā)展。特別是由于消失模鑄造設備投資少、工藝路線短，許多原有的中小鑄造企業(yè)也越來越多地采用該項技術。但是，有些企業(yè)對一些操作問題未能加以重視，使得在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了一些問題，對鑄件的質(zhì)量產(chǎn)生了很大影響。

1.模型制作

在消失模鑄造工藝中，模型制作是一個非常重要的環(huán)節(jié)。EPS原料的選擇、模型的加工工藝、尺寸精度、模型密度、澆注時熱解產(chǎn)物多少等因素的控制，是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的前提?，F(xiàn)有的中小企業(yè)模型制作有以下幾種方式：

(1) 用包裝EPS板材切割、粘接而成。

(2) 自制模具，委托外廠加工。

(3) 自制簡易的預發(fā)成型設備。

采用上述方法制作模型，普遍存在不重視模樣密度變化的現(xiàn)象，特別是模型在委托外廠加工時水分不易控制，經(jīng)常性出現(xiàn)澆注時鐵水從澆口中反噴或鑄件出現(xiàn)冷隔、澆不足等現(xiàn)象。為此在生產(chǎn)過程中應加強對模型密度的檢驗，增加對模型的烘干時間等方法;EPS珠粒經(jīng)工藝實驗選定后，不能隨意改變原料生產(chǎn)廠家;預發(fā)時用稱量工具控制珠粒密度，改變憑人工經(jīng)驗控制珠粒密度的方法;采取上述方法后，使問題得到了解決。

2.振動存在的問題

振動緊實是消失模鑄造的四大關鍵技術之一，振動的作用是使干砂在砂箱中產(chǎn)生動態(tài)流動，提高干砂的充填性及其密度，防止出現(xiàn)鑄造缺陷。在干砂振動充填時，比較理想的狀況是，干砂在振動過程中進行有序流動，在保證模型不變形的前提下，均勻地充填到模型的各個部位，使砂箱內(nèi)型砂獲得較高和較均勻的充填密度。

中小企業(yè)的消失模鑄造振動臺多為自制設備，在振動時，最常見的現(xiàn)象是由于振動操作不當，造成模樣變形、涂料層開裂等，從而造成相應的鑄造缺陷。有些振動臺本身由于激振力過大、同一組電機的偏振塊不平衡也易造成模樣變形。為此，主要應調(diào)整激振力、振幅和振動時間;對于尺寸較大而結(jié)構簡單的鑄件，可將六個電機的三維振動改為雙電機的垂直或水平振動;特別是通過檢測儀器對振動臺的各參數(shù)加以檢測和調(diào)整，使之達到設計的要求。

3.涂料使用存在問題

在消失模鑄造工藝中，使用涂料可提高模樣的剛度和強度，使EPS模樣與鑄型隔離，防止粘砂及鑄型塌陷;在澆鑄過程中允許模樣高溫分解產(chǎn)物及時順利地通過涂層排出。涂料一般由耐火材料、粘結(jié)劑、懸浮劑等組成，各組成物的比例對涂料的性能有很大影響。

但一些企業(yè)對涂料組成的作用不十分清楚，隨意改動涂料配方和配制工藝，或由于缺少某組成物時繼續(xù)配制使用，導致涂料性能大大下降;有些企業(yè)在模樣浸涂烘干工序中存在問題，有時為了縮短時間，在第一次涂料未干的情況下就進行下一次浸涂，導致模型內(nèi)部未充分干燥，其中存在著水分;而夏季只采用晾曬方法，工藝上存在著不穩(wěn)定性，造成澆注時反噴或產(chǎn)生氣孔;涂層厚度沒有注意到根據(jù)鑄件不同、澆注溫度和鐵水壓頭的變化有所變化。

只有注意并解決了上述問題，并在操作細節(jié)上下功夫，就不會產(chǎn)生由于涂料而產(chǎn)生的鑄造缺陷。

4.澆注過程存在問題

消失模鑄造在澆注時，為了排出氣體和模樣氣化殘渣，直澆道要有足夠的高度以使金屬液有足夠的壓頭以推動金屬液流穩(wěn)定快速充型，確保鑄件表面完整清晰。在實踐中有些企業(yè)采用原有砂型鑄造用的澆口杯，由于尺寸較小，易出現(xiàn)液流不平穩(wěn)導致工件報廢的現(xiàn)象。為保證有足夠的流量使?jié)沧⑦^程不斷流，并很快建立起動壓頭，可改用較大的澆口杯;直澆道做成中空來減少發(fā)氣反噴，增大開始澆注時的壓頭。

消失模鑄造采用負壓干砂振動造型，采用此種方法造型時鑄型強度遠大于濕型砂強度。采用抽負壓方法可提高鑄型的穩(wěn)定性，及時抽走模樣氣化時產(chǎn)生的熱解氣化產(chǎn)物。但在生產(chǎn)過程中，有些工廠只注意觀察澆注前的表負壓，但澆注過程中往往忽視負壓變化，從而造成鑄件缺陷。通過采取根據(jù)鑄件大小和熱解產(chǎn)物的多少，在澆注過程中對負壓進行調(diào)節(jié)的方法，可很好地解決此問題。

鑄造方法常用的是砂型鑄造，其次是特種鑄造方法，如：金屬型鑄造、熔模鑄造、石膏型鑄造等。而砂型鑄造又可以分為粘土砂型、有機粘結(jié)劑砂型、樹脂自硬砂型、消失模等等。

鑄造方法選擇的原則：

1 優(yōu)先采用砂型鑄造，主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)周期短。當濕型不能滿足要求時再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產(chǎn)的鑄件可重達幾十噸。

2 鑄造方法應和生產(chǎn)批量相適應。低壓鑄造、壓鑄、離心鑄造等鑄造方法，因設備和模具的價格昂貴，所以只適合批量生產(chǎn)。

3 造型方法應適合工廠條件。

例如同樣是生產(chǎn)大型機床床身等鑄件，一般采用組芯造型法，不制作模樣和砂箱，在地坑中組芯；而另外的工廠則采用砂箱造型法，制作模樣。不同的企業(yè)生產(chǎn)條件（包括設備、場地、員工素質(zhì)等）、生產(chǎn)習慣、所積累的經(jīng)驗各不一樣，應該根據(jù)這些條件考慮適合做什么產(chǎn)品和不適合（或不能）做什么產(chǎn)品。

4 要兼顧鑄件的精度要求和成本。

模具熱處理中存在的缺陷及預防

1.模具表面有軟點

模具熱處理后表面有軟點，將影響模具的耐磨性、減少模具的使用壽命。

（1）產(chǎn)生原因

模具在熱處理前表面有氧化皮、銹斑及局部脫碳。淬火加熱后，冷卻淬火介質(zhì)選擇不當，淬火介質(zhì)中雜質(zhì)過多或老化。

（2）預防措施

模具熱處理前應去除氧化皮、銹斑，在淬火加熱時適當保護模具表面，應盡量采用真空電爐、鹽浴爐和保護氣氛爐中加熱。淬火加熱后冷卻時，應選擇合適的冷卻介質(zhì)，對長期使用的冷卻介質(zhì)要經(jīng)常進行過濾，或定期更換。

2.模具熱處理前組織不佳

模具最終球化組織粗大不均、球化不完善，組織有網(wǎng)狀、帶狀和鏈狀碳化物，這將使模具在淬火后易產(chǎn)生裂紋，造成模具報廢。

（1）產(chǎn)生原因

模具鋼材料原始組織存在嚴重碳化物偏析。鍛造工藝不佳，如鍛造加熱溫度過高、變形量小、停鍛溫度高、鍛后冷卻速度緩慢等，使鍛造組織粗大并有網(wǎng)狀、帶狀及鏈狀碳化物存在，使球化退火時難以消除。球化退火工藝不佳，如退火溫度過高或過低，等溫退火時間短等，可造成球化退火組織不均或球化不良。

（2）預防措施

一般應根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量及材料本身的強韌化性能，盡量選擇品質(zhì)好的模具鋼材料。改進鍛造工藝或采用正火預備熱處理，來消除原材料中網(wǎng)狀和鏈狀碳化物及碳化物的不均勻性。

對無法進行鍛造的碳化物偏析嚴重的高碳模具鋼可進行固溶細化熱處理。對鍛造后的模坯制定正確的球化退火工藝規(guī)范，可采用調(diào)質(zhì)熱處理和快速勻細球化退火工。合理裝爐，保證爐內(nèi)模坯溫度的均勻性。

3.模具產(chǎn)生淬火裂紋

模具在淬火后產(chǎn)生裂紋是模具熱處理過程中的最大缺陷，將使加工好的模具報廢，使生產(chǎn)和經(jīng)濟造成很大損失。

（1）產(chǎn)生的原因

模具材料存在嚴重的網(wǎng)狀碳化物偏析。 模具中存在有機械加工或冷塑變形應力。熱處理操作不當（加熱或冷卻過快、淬火冷卻介質(zhì)選擇不當、冷卻溫度過低、冷卻時間過長等）。

模具形狀復雜、厚薄不均、帶尖角和螺紋孔等，使熱應力和組織應力過大。淬火加熱溫度過高產(chǎn)生過熱或過燒。 淬火后回火不及時或回火保溫時間不足。返修淬火加熱時，未經(jīng)中間退火而再次加熱淬火。熱處理的，磨削工藝不當。熱處理后電火花加工時，硬化層中存在有高的拉伸應力和顯微裂紋。

（2）預防措施

嚴格控制模具原材料的內(nèi)在質(zhì)量，改進鍛造和球化退火工藝，消除網(wǎng)狀、帶狀、鏈狀碳化物，改善球化組織的均勻性。在機械加工后或冷塑變形后的模具應進行去應力退火（>600℃）后再進行加熱淬火。對形狀復雜的模具應采用石棉堵塞螺紋孔，包扎危險截面和薄壁處，并采用分級淬火或等溫淬火。

返修或翻新模具時需進行退火或高溫回火。在淬火加熱時應采取預熱，冷卻時采取預冷措施，并選擇合適淬火介質(zhì)。應嚴格控制淬火加熱溫度和時間，防止模具過熱和過燒。

模具淬火后應及時回火，保溫時間要充分，高合金復雜模具應回火2-3次。選擇正確的磨削工藝和合適的砂輪。改進模具電火花加工工藝，并進行去應力回火。

4.模具淬火后組織粗大

模具淬火后組織粗大，將嚴重影響模具的力學性能，使用時將會使模具產(chǎn)生斷裂，嚴重影響模具的使用壽命。

（1）產(chǎn)生的原因

模具鋼材混淆，實際鋼材淬火溫度遠低于要求模具材料的淬火溫度（如把GCr15鋼當成3Cr2W8V鋼）。鋼淬火前未進行正確的球化處理工藝，球化組織不良。淬火加熱溫度過高或保溫時間過長。在爐中放置位置不當，在靠近電極或加熱元件區(qū)易產(chǎn)生過熱。對截面變化較大的模具，淬火加熱工藝參數(shù)選擇不當，在薄截面和尖角處產(chǎn)生過熱。

（2）預防措施

鋼材入庫前應嚴格進行檢驗，嚴防鋼材混淆亂放。模具淬火前應進行正確的鍛造和球化退火，以確保良好的球化組織。正確制定模具淬火加熱工藝規(guī)范，嚴格控制淬火加熱溫度和保溫時間。定期檢測和校正測溫儀表，保證儀表正常工作。在爐中加熱時應與電極或加熱元件保持適當?shù)木嚯x。

來源：鑄造行業(yè)資訊