消失模铸造日益火热，详细解析模型制作、振动问题、涂料使用、浇注四大关键技术要点

消失模铸造技术作为一种铸件近静形成形方法，近年来得到了快速发展。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。

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。为此在生产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.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。

3.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。

　　

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。

铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造等。而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等。

铸造方法选择的原则：

1 优先采用砂型铸造，主要原因是砂型铸造较之其它铸造方法成本低、生产工艺简单、生产周期短。当湿型不能满足要求时再考虑使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土湿型砂铸造的铸件重量可从几公斤直到几十公斤，而粘土干型生产的铸件可重达几十吨。

2 铸造方法应和生产批量相适应。低压铸造、压铸、离心铸造等铸造方法，因设备和模具的价格昂贵，所以只适合批量生产。

　　

3 造型方法应适合工厂条件。

例如同样是生产大型机床床身等铸件，一般采用组芯造型法，不制作模样和砂箱，在地坑中组芯；而另外的工厂则采用砂箱造型法，制作模样。不同的企业生产条件（包括设备、场地、员工素质等）、生产习惯、所积累的经验各不一样，应该根据这些条件考虑适合做什么产品和不适合（或不能）做什么产品。

　　

4 要兼顾铸件的精度要求和成本。

模具热处理中存在的缺陷及预防

1.模具表面有软点

模具热处理后表面有软点，将影响模具的耐磨性、减少模具的使用寿命。

（1）产生原因

模具在热处理前表面有氧化皮、锈斑及局部脱碳。淬火加热后，冷却淬火介质选择不当，淬火介质中杂质过多或老化。

　　

（2）预防措施

模具热处理前应去除氧化皮、锈斑，在淬火加热时适当保护模具表面，应尽量采用真空电炉、盐浴炉和保护气氛炉中加热。淬火加热后冷却时，应选择合适的冷却介质，对长期使用的冷却介质要经常进行过滤，或定期更换。

　　

2.模具热处理前组织不佳

模具最终球化组织粗大不均、球化不完善，组织有网状、带状和链状碳化物，这将使模具在淬火后易产生裂纹，造成模具报废。

　　

（1）产生原因

模具钢材料原始组织存在严重碳化物偏析。锻造工艺不佳，如锻造加热温度过高、变形量小、停锻温度高、锻后冷却速度缓慢等，使锻造组织粗大并有网状、带状及链状碳化物存在，使球化退火时难以消除。球化退火工艺不佳，如退火温度过高或过低，等温退火时间短等，可造成球化退火组织不均或球化不良。

　　

（2）预防措施

一般应根据模具的工作条件、生产批量及材料本身的强韧化性能，尽量选择品质好的模具钢材料。改进锻造工艺或采用正火预备热处理，来消除原材料中网状和链状碳化物及碳化物的不均匀性。

　　

对无法进行锻造的碳化物偏析严重的高碳模具钢可进行固溶细化热处理。对锻造后的模坯制定正确的球化退火工艺规范，可采用调质热处理和快速匀细球化退火工。合理装炉，保证炉内模坯温度的均匀性。

3.模具产生淬火裂纹

模具在淬火后产生裂纹是模具热处理过程中的最大缺陷，将使加工好的模具报废，使生产和经济造成很大损失。

　　

（1）产生的原因

模具材料存在严重的网状碳化物偏析。模具中存在有机械加工或冷塑变形应力。热处理操作不当（加热或冷却过快、淬火冷却介质选择不当、冷却温度过低、冷却时间过长等）。

　　

模具形状复杂、厚薄不均、带尖角和螺纹孔等，使热应力和组织应力过大。淬火加热温度过高产生过热或过烧。淬火后回火不及时或回火保温时间不足。返修淬火加热时，未经中间退火而再次加热淬火。热处理的，磨削工艺不当。热处理后电火花加工时，硬化层中存在有高的拉伸应力和显微裂纹。

　　

（2）预防措施

严格控制模具原材料的内在质量，改进锻造和球化退火工艺，消除网状、带状、链状碳化物，改善球化组织的均匀性。在机械加工后或冷塑变形后的模具应进行去应力退火（>600℃）后再进行加热淬火。对形状复杂的模具应采用石棉堵塞螺纹孔，包扎危险截面和薄壁处，并采用分级淬火或等温淬火。

　　

返修或翻新模具时需进行退火或高温回火。在淬火加热时应采取预热，冷却时采取预冷措施，并选择合适淬火介质。应严格控制淬火加热温度和时间，防止模具过热和过烧。

　　

模具淬火后应及时回火，保温时间要充分，高合金复杂模具应回火2-3次。选择正确的磨削工艺和合适的砂轮。改进模具电火花加工工艺，并进行去应力回火。

　　

4.模具淬火后组织粗大

模具淬火后组织粗大，将严重影响模具的力学性能，使用时将会使模具产生断裂，严重影响模具的使用寿命。

　　

（1）产生的原因

模具钢材混淆，实际钢材淬火温度远低于要求模具材料的淬火温度（如把GCr15钢当成3Cr2W8V钢）。钢淬火前未进行正确的球化处理工艺，球化组织不良。淬火加热温度过高或保温时间过长。在炉中放置位置不当，在靠近电极或加热元件区易产生过热。对截面变化较大的模具，淬火加热工艺参数选择不当，在薄截面和尖角处产生过热。

　　

（2）预防措施

钢材入库前应严格进行检验，严防钢材混淆乱放。模具淬火前应进行正确的锻造和球化退火，以确保良好的球化组织。正确制定模具淬火加热工艺规范，严格控制淬火加热温度和保温时间。定期检测和校正测温仪表，保证仪表正常工作。在炉中加热时应与电极或加热元件保持适当的距离。

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