消失模铸造工艺技术问题分析

[摘 要]消失模铸造工艺及产品以其外观质量好，尺寸精度较高，工人劳动强度低以及作业环境好等优点在我国铸造行业中得到了很好运用，特别是近年来，国内有关厂家及科技人员不断在原材料和工艺设备上进行研制开发，使该工艺基本实现国产化，更进一步推动了消失模铸造工艺，技术的发展。

[关键词]消失模铸造 涂料使用 模型制作 三孔缺陷

中图分类号：TG249.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0003-01

消失模铸造是一种近无余量、精确成型的铸造方法，被铸造界的权威人士称为“21世纪的铸造工艺革命”和“最值得推广的绿色铸造工程。消失模铸造工艺及产品以其外观质量好，尺寸精度较高，工人劳动强度低以及作业环境好等优点在我国铸造行业中得到了很好运用，特别是近年来，国内有关厂家及科技人员不断在原材料和工艺设备上进行研制开发，使该工艺基本实现国产化，更进一步推动了消失模铸造工艺，技术的发展。

在国外由于机械化、自动化消失模铸造生产线的陆续建成投产及所产生的显著的经济和社会效益，使消失模铸造技术显现出强大的生命力。前一段时间我国的消失模铸造技术应用虽然进展缓慢，但在近几年得到了快速发展。特别是由于消失模铸造设备投资少、工艺路线短，许多原有的中小铸造企业也越来越多地采用该项技术。但是，有些企业对一些操作问题未能加以重视，使得在生产过程中出现了一些问题，对铸件的质量产生了很大影响。

消失模铸造由于其近净精确成形，清洁环保，高效生产的特点已得到越来越广泛的应用，在铸造生产中已经占有重要的地位，也是铸造行业实现节能减排的有效途径之一。但消失模工艺也有一定的缺点，填砂紧实或振动紧实时模样会发生变形，从而导致铸件变形。最困难的问题是，铝合金铸件的冷隔和针孔缺陷以及球墨铸件的积碳、皱皮缺陷和低碳钢件的渗碳缺陷等等，这些问题是由金属液中模样热解残留物造成的，或是由此而显著加重的。在黑色金属消失模铸件中粘砂也是一个重要的问题，这是由于振动紧实不当或凹陷部位没有填实引起的。

1.模型制作

在消失模铸造工艺中，模型制作是一个非常重要的环节。EPS原料的选择、模型的加工工艺、尺寸精度、模型密度、浇注时热解产物多少等因素的控制，是获得优质铸件的前提。现有的中小企业模型制作有以下几种方式：（1）用包装EPS板材切割、粘接而成。（2）自制模具，委托外厂加工。（3）自制简易的预发成型设备。

采用上述方法制作模型，普遍存在不重视模样密度变化的现象，特别是模型在委托外厂加工时水分不易控制，经常性出现浇注时铁水从浇口中反喷或铸件出现冷隔、浇不足等现象。为此在生a过程中应加强对模型密度的检验，增加对模型的烘干时间等方法；EPS珠粒经工艺实验选定后，不能随意改变原料生产厂家；预发时用称量工具控制珠粒密度，改变凭人工经验控制珠粒密度的方法；采取上述方法后，使问题得到了解决。

2.涂料使用存在问题

在消失模铸造工艺中，使用涂料可提高模样的刚度和强度，使EPS模样与铸型隔离，防止粘砂及铸型塌陷；在浇铸过程中允许模样高温分解产物及时顺利地通过涂层排出。涂料一般由耐火材料、粘结剂、悬浮剂等组成，各组成物的比例对涂料的性能有很大影响。但一些企业对涂料组成的作用不十分清楚，随意改动涂料配方和配制工艺，或由于缺少某组成物时继续配制使用，导致涂料性能大大下降；有些企业在模样浸涂烘干工序中存在问题，有时为了缩短时间，在第一次涂料未干的情况下就进行下一次浸涂，导致模型内部未充分干燥，其中存在着水分；而夏季只采用晾晒方法，工艺上存在着不稳定性，造成浇注时反喷或产生气孔；涂层厚度没有注意到根据铸件不同、浇注温度和铁水压头的变化有所变化。

只有注意并解决了上述问题，并在操作细节上下功夫，就不会产生由于涂料而产生的铸造缺陷。

3.振动存在的问题

振动紧实是消失模铸造的四大关键技术之一，振动的作用是使干砂在砂箱中产生动态流动，提高干砂的充填性及其密度，防止出现铸造缺陷。在干砂振动充填时，比较理想的状况是，干砂在振动过程中进行有序流动，在保证模型不变形的前提下，均匀地充填到模型的各个部位，使砂箱内型砂获得较高和较均匀的充填密度。中小企业的消失模铸造振动台多为自制设备，在振动时，最常见的现象是由于振动操作不当，造成模样变形、涂料层开裂等，从而造成相应的铸造缺陷。有些振动台本身由于激振力过大、同一组电机的偏振块不平衡也易造成模样变形。为此，主要应调整激振力、振幅和振动时间；对于尺寸较大而结构简单的铸件，可将六个电机的三维振动改为双电机的垂直或水平振动；特别是通过检测仪器对振动台的各参数加以检测和调整，使之达到设计的要求。

4.浇注过程存在问题

消失模铸造在浇注时，为了排出气体和模样气化残渣，直浇道要有足够的高度以使金属液有足够的压头以推动金属液流稳定快速充型，确保铸件表面完整清晰。在实践中有些企业采用原有砂型铸造用的浇口杯，由于尺寸较小，易出现液流不平稳导致工件报废的现象。为保证有足够的流量使浇注过程不断流，并很快建立起动压头，可改用较大的浇口杯；直浇道做成中空来减少发气反喷，增大开始浇注时的压头。

消失模铸造采用负压干砂振动造型，采用此种方法造型时铸型强度远大于湿型砂强度。采用抽负压方法可提高铸型的稳定性，及时抽走模样气化时产生的热解气化产物。但在生产过程中，有些工厂只注意观察浇注前的表负压，但浇注过程中往往忽视负压变化，从而造成铸件缺陷。通过采取根据铸件大小和热解产物的多少，在浇注过程中对负压进行调节的方法，可很好地解决此问题。

5消失模三孔缺陷

这里所讲的消失模三孔缺陷是气孔、缩孔、渣孔的统称。非加工类铸件，如高锰钢、耐热钢铸件，大都是铸态使用，对三孔的要求很少，只要材质合格、尺寸合格、表面光洁就可以交付使用，一般用户也没有特殊的要求。然而碳素钢、不锈钢、铸铁铸铜件大都需要机械加工，有些特殊铸件还要进行解剖，压力极限爆破等破坏性试验，重点部位不允许焊补及组织偏析。我们的消失模铸造企业，在生产全加工铸件及有以上特殊要求的铸件时纷纷受阻，既使最终得以解决，也要付出很大的代价，一定程度上影响了消失模铸造的应用范围。

消失模遵循高温出炉低温快浇的原则。高温出炉是为包内镇静留下适宜的时间，钢水最终脱氧除渣是减少三孔缺陷的先决条件，出炉前取样观察钢水的收缩状况，如果试样不收缩不允许出炉，炉衬、包衬、炉台要保持清洁卫生。消失模的浇注工艺是以充满浇杯封闭直浇口为原则，如果浇注速度忽快忽慢，使充型造成剧烈的紊乱并在型腔内剧烈沸腾，将来不及气化的泡沫包挟在合金液体内形成气孔，特别不允许暴露直浇道使渣气侵入，理想的浇注速度是液态合金的充型速度等于或略小于模型的气化速度。

参考文献

[1] 刘兰俊.消失模铸造涂料的研制[J].铸造技术，2001（3）.

[2] 郭跃广.消失模涂料收缩率的检测方法[J].铸造技术，2014（7）.