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消失模鑄造技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
山海關(guān)鐵路技師學院 閻夏南 2017/7/12 7:29:21
摘要：消失模鑄造技術(shù)作為21世紀的重要鑄造工藝，在工業(yè)發(fā)展進步過程中起著關(guān)鍵作用。本文即對消失模鑄造技術(shù)的原理、優(yōu)點和發(fā)展歷程進行簡要敘述，著重論證了鋁鎂合金消失模鑄造技術(shù)的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀，并展望了未來的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：消失模鑄造；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢
一、消失模鑄造技術(shù)概述
1、消失模鑄造技術(shù)概念
消失模鑄造又稱實型鑄造，是將尺寸形狀與鑄件相似的泡沫塑料模型組成模型簇，然后涂刷涂料并烘干，接著埋在無粘結(jié)劑的干石英砂中振動緊實，最后在負壓狀態(tài)下澆注，模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，待其凝固冷卻后形成鑄件。這種鑄造技術(shù)是21世紀的新型鑄造技術(shù)，被稱為“鑄造中的綠色工程”。[1]
2、消失模鑄造技術(shù)優(yōu)點
消失模鑄造作為一種新型的精密鑄造方法，與其他鑄造工藝相比，具有精度高、設(shè)計靈活、生產(chǎn)率高、節(jié)能環(huán)保等一系列優(yōu)點。
通過消失模鑄造技術(shù)得出的鑄件，表面粗糙度低于傳統(tǒng)鑄造工藝，尺寸精度可以達到CT5-CT7，已經(jīng)接近熔模鑄造水平，機械加工時間和加工余量都較小。而且由于鑄件沒有飛邊毛刺，還能夠減小型芯塊組合帶來的尺寸誤差。此外，消失模鑄造的模樣是泡沫制成，不存在分型面和型芯，也沒有起模斜度，無需起模，如果要鑄造的構(gòu)件需要由多個零件加工組裝而成，可以將分片制造的泡沫模樣粘合成整體泡沫模，整體鑄出零件。而且省去型芯的情況下直接鑄出孔洞結(jié)構(gòu)，是對加工和裝配過程中時間和費用的極大節(jié)約。散砂緊實造型則簡化了鑄件的生產(chǎn)工序，提高了勞動生產(chǎn)率，干砂無粘結(jié)劑也減少了砂處理的不良影響，回收利用率高能夠節(jié)約成本，能夠任意組裝的模樣一箱能夠澆多個鑄件，有利于提高生產(chǎn)效率和應(yīng)用大批量自動化生產(chǎn)。最后，通過消失模鑄造技術(shù)澆注時，排放有機物的時間短、地點集中、排出的有機物少，容易收集和處理，產(chǎn)生的噪聲和危害氣體都比較少，能夠?qū)崿F(xiàn)清潔生產(chǎn)。
3、消失模鑄造技術(shù)的發(fā)展歷程概述
實型鑄造技術(shù)最初于1956年由美國人Shroyer.H.F申報專利，后經(jīng)過德國、日本等國家的不斷試驗與應(yīng)用，在20世紀80年代結(jié)合了不同的工藝方法，形成干砂造型、真空負壓為主要特征的鑄造方法。此后隨著科技的發(fā)展，消失模鑄造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新速度迅猛增加，應(yīng)用范圍和進展都獲得了長足發(fā)展。
二、消失模鑄造技術(shù)的現(xiàn)狀
在世界范圍內(nèi)，消失模鑄造技術(shù)在生產(chǎn)鑄鐵、鑄鋼、鋁合金等材質(zhì)零件等方面的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟。我國在鑄鐵和鑄鋼上能夠廣泛應(yīng)用消失模鑄造技術(shù)，目前的研究重點主要在鋁鎂合金的特殊應(yīng)用上。
鋁鎂合金的消失模澆注研究面對著不小的技術(shù)和材料問題。首先是充型方面的困難，金屬液在充型澆注時，模樣會吸收大量熱量導致合金的前沿溫度下降，容易形成皮下氣孔和冷隔等缺陷。而且合金的澆注溫度比普通空腔高很多，鋁合金嚴重吸氫和鎂合金加劇氧化燃燒容易導致鑄件出現(xiàn)針孔或縮松增多的缺陷。其次，對鋁鎂合金采用消失模澆注技術(shù)，需要的是低溫氣化的泡沫模樣材料和強度高透氣好的涂料，這也是重點研究的課題。21世紀以來，經(jīng)過各國學者不斷的探索與實踐，特種消失模鑄造技術(shù)已經(jīng)取得了一定的進展。
1、真空低壓消失模鑄造技術(shù)
將真空消失模鑄造技術(shù)與反重力低壓鑄造技術(shù)聯(lián)合起來，能夠改善氣孔缺陷，解決金屬液澆注可能導致的塌箱或者漲箱問題，但這種技術(shù)容易受到金屬液溫度、泡沫密度、涂料厚度、充型氣體壓力和流量等多種因素影響。需要合理匹配充型正氣壓和抽真空負壓，選擇透氣性比較好的涂料形成輕薄圖層，并且采用合理的涂層厚度。
2、振動消失模鑄造技術(shù)
振動消失模鑄造技術(shù)的工作原理是將模樣直接置于砂箱當中，用干燥的石英砂填入壓實，設(shè)置一定的真空壓力，抽真空后施加一定的振幅和頻率的振動，在鋁鎂合金融化后進行澆注，等到澆筑完成，迅速將密封閥和真空閥關(guān)閉并加壓，十分鐘后結(jié)束震動并泄壓。整個鑄件過程都在振動場當中完成。[2]
3、壓力消失模鑄造技術(shù)
將涂層烘干的模樣放進帶砂箱的壓力罐當中，等到金屬液注入完成、泡沫塑料完全氣化后密封壓力罐，加以一定壓力的氣體促使金屬液凝固結(jié)晶，借助外來壓力進行壓濾，能夠起到細化金屬組織，減少縮孔、縮松、氣孔等現(xiàn)象的發(fā)生，改善鑄件的物理性能。
4、真空低壓消失模殼型鑄造技術(shù)
這是將真空低壓鑄造技術(shù)和熔模鑄造制殼技術(shù)相互融合的復(fù)合型鑄造工藝，泡沫模樣在裝入砂箱、進行澆注之前需要進行失模、焙燒處理，不會產(chǎn)生由于泡沫模樣分解產(chǎn)生的氣孔、氧化燃燒及夾雜等問題，金屬液的充型效果比較好，制作出的鑄件質(zhì)量比較高，基本達到了熔模制造鑄件的水平。
三、消失模鑄造技術(shù)的未來發(fā)展及研究趨勢（未完，下一頁）
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