消失模工藝在國(guó)外已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，近些年，國(guó)內(nèi)許多企業(yè)開始投入消失模設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，并且得到推廣應(yīng)用的趨勢(shì)很明顯，通過同行們的努力，消失模工藝一定會(huì)給工業(yè)帶來更大的效益，于此同時(shí)，我們也要注意消失模方法不是萬能的，應(yīng)該有選擇地投入生產(chǎn)，避免浪費(fèi)。
消失模鑄造工藝適合應(yīng)用于下列情況：① 大批量生產(chǎn)的零件② 復(fù)雜零件（使用2個(gè)以上砂芯，尤其是復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件，如缸體、缸蓋），當(dāng)然復(fù)雜件更有利，但相應(yīng)帶來技術(shù)上的難度也較大。③可將分開制造的零件組合起來，成為一個(gè)整體零件進(jìn)行生產(chǎn)。
消失模鑄造不適于生產(chǎn)一些壓力容器，因?yàn)闊o法避免它會(huì)產(chǎn)生一些縮松缺陷，對(duì)壓力容器是不適合的。
1 消失模工藝在工業(yè)中的應(yīng)用
中大型工藝品采用消失模鑄造具有獨(dú)特的優(yōu)越性[1]。由于消失模鑄造的優(yōu)點(diǎn)，藝術(shù)品鑄造更多采用這種方法生產(chǎn)，如李偉等研究了銅鐘的消失模鑄造生產(chǎn)。
李偉還研究了采用消失模工藝鑄造耐熱鑄鐵沸騰燃燒爐風(fēng)帽[2]。RTSi-5.5耐熱鑄鐵采用中頻感應(yīng)爐熔煉，鑄造工藝為多個(gè)鑄件排成長(zhǎng)列，每只砂箱埋二層鑄型，生產(chǎn)效率高；采用澆注系統(tǒng)補(bǔ)縮，補(bǔ)縮效果好；鑄件表面質(zhì)量明顯改善。
消失模鑄造也適合來生產(chǎn)一些大型鑄件，如王彬等研究了采用樹脂砂-消失模工藝生產(chǎn)大型鑄件的可行性[3]。
戴斌煜等采用消失模鑄造工藝制備Gr/Al復(fù)合材料，對(duì)該復(fù)合材料進(jìn)行了磨損性能試驗(yàn) [4] 。結(jié)果表明，該工藝所制得的復(fù)合材料中石墨分布均勻、界面結(jié)合較緊密。而且證明消失 模鑄造方法在制備復(fù)合材料方面工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。可以看出消失模鑄造在復(fù)合材料的生產(chǎn)上也具有一定的生產(chǎn)前景。
張帆等研究了消失模工藝技術(shù)在刮板運(yùn)輸機(jī)鑄造槽幫上的應(yīng)用，生產(chǎn)取得了較好的效果同原有砂型鑄造相比具有如下優(yōu)點(diǎn)[5]：
（1）鑄件表面平整光滑。
（2）鑄件出現(xiàn)的夾渣、夾砂等缺陷明顯減少。
（3）鑄件尺寸得到嚴(yán)格保證，變形小，槽幫原來很多加工尺寸改為不加工，使槽幫成本得以降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
（4）勞動(dòng)強(qiáng)度降低，施工環(huán)境得以改善，社會(huì)效益突出。 肖長(zhǎng)浩等進(jìn)行了消失模工藝在礦車鑄件生產(chǎn)中的實(shí)踐[6]。通過消失模鑄件的生產(chǎn)實(shí)踐，解決了普通鑄造相對(duì)復(fù)雜，產(chǎn)品機(jī)械加工余量以及勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題，特別是緩沖座節(jié)省了70%的機(jī)械加工量，提高了生產(chǎn)效率。在消失模鑄件的生產(chǎn)中我們還將其應(yīng)用到了灰鑄鐵件、墨鑄鐵鑄件以及高錳鋼件的生產(chǎn)，均取得了較好的效果，相信通過進(jìn)一步改進(jìn)和完善工藝，消失模鑄造在礦山配件的生產(chǎn)中有著廣闊的前景。
2 消失模應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生缺陷及解決措施
2.1 消失模工藝生產(chǎn)鑄鋼件工藝原則[7] 為了使泡沫模樣不留痕跡地消失，防止鑄鋼件缺陷發(fā)生，須遵循如下原則:①創(chuàng)造高溫?zé)o氧條件，使模樣以氣化的方式消失，而不是以燃燒的方式消失，這是防止局部增碳的基本原則。②平衡鋼液的給進(jìn)速度和泡沫模樣的氣化速度，提高鋼液溫度，降低表面張力，是防止發(fā)生皮下氣孔的基本原則。③負(fù)壓場(chǎng)有方向性和缺陷導(dǎo)向作用，砂箱內(nèi)全部負(fù)壓?jiǎn)适r(shí)，會(huì)發(fā)生塌箱；局部喪失時(shí)，會(huì)發(fā)生砂塊位移和型腔內(nèi)進(jìn)砂。防止白色缺陷發(fā)生的措施是“箱外組合硬連接”。
2.2 控制消失模鑄件變形的工藝技術(shù)措施[8] nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.2.1 發(fā)泡劑 EPS 原料發(fā)泡劑含量應(yīng)在6.0%～6.5%之間，最少不低于5.5%。珠粒應(yīng)光潔，粒度均勻。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.2.2 模樣制作
①預(yù)發(fā)泡時(shí)，在蒸汽壓力達(dá)到0.04MPa后，排凈管道內(nèi)和蒸汽預(yù)發(fā)泡機(jī)中的水分。如果進(jìn)入蒸汽預(yù)發(fā)泡機(jī)中的加熱蒸汽夾帶的水分較多，或加熱蒸汽冷凝水不能及時(shí)排出，在二次發(fā)泡壓型時(shí)EPS顆粒含水量高，在干燥(即熟化)時(shí)間短或熟化溫度偏低(<20～25℃)時(shí)，珠粒易結(jié)成小塊或團(tuán)狀。這時(shí)制作的模樣極易變形。
②預(yù)發(fā)珠粒熟化時(shí)間一般應(yīng)為10～12h，預(yù)發(fā)珠粒熟化時(shí)間控制不嚴(yán)，模樣尺寸變形很難控制。
③對(duì)于壁厚為3.5～4mm的管件，預(yù)發(fā)珠粒的密度應(yīng)控制在26g/cm3左右。
④制模前應(yīng)檢查模具排汽塞是否暢通，充料氣壓是否達(dá)到0.05MPa以上，否則將影響充料的飽滿程度而形成局部珠粒網(wǎng)紋，降低模樣的強(qiáng)度，使模樣在熟化時(shí)和在后續(xù)工序產(chǎn)生變形。
⑤制模時(shí)使用較高的蒸汽壓力可減少模樣熟化的收縮量。
⑥控制壓型時(shí)模樣成型后的冷卻程度，取模前要使模樣充分冷卻至80℃以下，二次發(fā)泡終止，以得到尺寸穩(wěn)定性較好的模樣，防止取模時(shí)模樣變形。
⑦取模后的模樣應(yīng)在50～60 ℃下干燥3～8h以保證熟化。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.2.3 粘結(jié)和組模工序
①粘結(jié)劑的質(zhì)量直接影響粘模的質(zhì)量。粘結(jié)前，模樣分模面打磨要平整垂直。粘結(jié)時(shí)用力輕而均勻。
②對(duì)結(jié)構(gòu)不緊湊、剛性低的( 薄壁) 鑄件，組模時(shí)可加設(shè)工藝支撐，以提高模型的剛性。
③上涂料時(shí)，選擇合適部位使模樣內(nèi)外同時(shí)浸入涂料中。
④涂層厚度適當(dāng)。涂料層能增強(qiáng)模樣的表面強(qiáng)度，可防止搬運(yùn)、造型過程中模樣變形。⑤烘干時(shí)放置合理，防止模樣受力不勻而產(chǎn)生變形。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.2.4 填砂造型工序
①直澆道與鑄件之間、模樣簇間距離不能太近，一般為90～120mm，這是防止模樣局部受熱不均的基本條件。
②型砂溫度控制在50℃以下，防止模樣在填砂造型作業(yè)中局部變形；③合理的埋型位置，將模型的大平面處于垂直或傾斜澆注位置。
④填砂時(shí)模樣內(nèi)外填層高度要均勻一致。
⑤合理選擇振動(dòng)工藝參數(shù)，要使干砂充滿模樣各個(gè)部位，防止干砂局部緊實(shí)不良，震動(dòng)過分將造成模樣變形。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.2.5 澆注工序
①澆注時(shí)保持平穩(wěn)、快速、連續(xù)充填鐵液，防止充型過程中鐵液流股時(shí)大時(shí)小、閃流、斷流現(xiàn)象。
②負(fù)壓是消失模鑄造最重要最基本的因素。澆注過程中負(fù)壓應(yīng)≥0.02 MPa；原始真空度可以稍高一點(diǎn)(>0.035～0.05MPa)。
③停泵釋放真空，使鑄件處于自由收縮狀態(tài)，以減少鑄造應(yīng)力。停泵太早，鑄件表面還沒有完全凝固，結(jié)殼層強(qiáng)度低，容易造成鑄件變形，影響鑄件的尺寸精度；停泵太晚，由于真空實(shí)型鑄型的強(qiáng)度比普通砂型高，鑄件收縮容易產(chǎn)生熱裂。這就要求根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)、澆注溫度、鑄件大小及壁厚來選擇。原則上一般5min左右( 以壁厚大小而定) ，壁厚>20mm，重量在100kg以上，澆注后5min停泵；100kg以下的鑄件，澆注結(jié)束后即可停泵釋放真空。對(duì)100kg以上的厚壁(>30 mm) 鑄件可適當(dāng)延長(zhǎng)負(fù)壓時(shí)間，以加快其冷卻速度；而薄壁的管件類，澆注結(jié)束即可停泵釋放真空。
如果針對(duì)的是大型鑄件的變形問題，還應(yīng)就以下方面注意[9]：
（1）體密度應(yīng)一致（成型+組模），密度控制在18～22kg/m3之間。
（2）涂料刷涂后，干燥前應(yīng)用校平平臺(tái)校平。
（3）必要時(shí)可增加工裝（正式生產(chǎn)后現(xiàn)用加工工裝）。
（4）采用合理的埋箱工藝及砂箱負(fù)壓結(jié)構(gòu)。
（5）控制打箱時(shí)間。
2.3 沖砂 沖砂是消失模鑄造中常見的缺陷原因，下面就各個(gè)部分沖砂防止措施一一說明[10]：
(1) 防止直澆道與澆口杯連接處沖砂的措施是:
①使密封塑料膜遠(yuǎn)離高溫源；
②使用加高溫粘結(jié)劑的耐火泥封澆口杯與直澆道的接口處；
③直澆道與澆口杯制成一體。
(2) 防止直澆道底部沖砂的措施是:
①墊耐火磚；②四周封耐火泥。 (3) 防止直、橫澆道沖砂的措施是: ①加厚橫、直澆道的涂層；②刷水玻璃撒細(xì)砂，以增加耐火、耐沖擊能力。
(4) 防止內(nèi)澆道與橫澆道搭接處沖砂的措施是: ①用耐火泥密封；②刷稠的快干涂料，濕時(shí)埋箱，提前3～5min抽真空以使其干燥。
2.4 控制氣孔缺陷的考慮因素[11] 控制氣孔需要控制適宜的澆注溫度和合理的澆注位置，下面主要從合理的澆注速度和負(fù)壓度方面論述：
（1）直澆道制成中空可以防止噴濺以及防止初澆時(shí)反濺發(fā)生。先用小流金屬液點(diǎn)通直澆道再大流快速充滿澆口杯封閉直澆道，保持真空度，直到澆口杯金屬液不再下沉?xí)r為止。
（2）消失模工藝適宜的澆注系統(tǒng)形式是封閉式，對(duì)阻止氣孔產(chǎn)生有較好的效果。澆注時(shí)金屬液一直充滿澆口杯，不外溢、飛濺破壞。封閉薄膜，保證均衡負(fù)壓場(chǎng)，使型砂的緊實(shí)度大于型砂對(duì)鑄型的剪力，不塌箱、潰型。
（3）澆注過程中不許斷流和閃流澆注過程中不允許斷流、閃流發(fā)生，一旦直澆道裸露在空氣中，在負(fù)壓作用下空氣進(jìn)入型腔形成氣孔缺陷，使鑄件成為廢品。
（4）確定合理的真空度是排氣、除渣的保證，也是防止粘砂的因素。
（5）制作容量適宜的澆口杯是承接金屬液的必備工具，澆注時(shí)使金屬液不產(chǎn)生渦流，具備擋渣功能，將金屬液中雜質(zhì)浮集到澆口杯液面上部，阻止雜質(zhì)充型生成氣孔。 消失模鑄鐵件碳缺陷的影響因素及預(yù)防措施[12-13] 2.5 防止碳缺陷（皺皮）的對(duì)策及實(shí)踐
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.5.1 選擇較高的澆注溫度 在不產(chǎn)生夾砂和粘砂的前提下，盡可能提高澆注溫度，使白模更多地氣化排出，消失模鑄件澆溫一般在粘土砂工藝上加40～80℃，箱體類一般要高于1420℃。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.5.2 較高的涂料和型砂透氣性 涂層透氣性一般選擇高于20cm/8mm，厚度一般在0.8mm效果較好。較高的透氣性有利于分解氣體排出，但過高的透氣性對(duì)涂料的強(qiáng)度要求變高。選擇合適的型砂粒度，反復(fù)使用的型砂要進(jìn)行除塵處理，一般半年要更換一次新砂。要定期清理堵塞在砂箱網(wǎng)格上的膠糊狀熱解產(chǎn)物，否則也將會(huì)導(dǎo)致碳缺陷的形成。 提高鑄型的透氣性具體方法：
（1）提高型砂的透氣性，選用粗砂（＞20目）、控制粘結(jié)劑加入量、控制其水分不超過6％；
（2）多扎氣眼或多設(shè)出氣冒口；
（3）在鑄型內(nèi)設(shè)置若干外通氣道；
（4）選用合理的涂料。 nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.5.3 選擇適宜的澆注系統(tǒng) 消失模鑄件的澆注方式可選用底注、階梯澆注、頂注。但必須確保金屬液流平穩(wěn)、迅速地充滿鑄型，并在確定澆注位置時(shí)必須充分考慮到鑄件的形狀。對(duì)于高度不大的小型鑄件采用頂注，對(duì)于大面積或高大的鑄件，盡量采用分散多內(nèi)澆道或分層階段地澆注，避免澆道過于集中，這樣有利于金屬液平穩(wěn)、迅速地充滿鑄型，對(duì)改善鑄件質(zhì)量起到較好的作用。在選擇消失模鑄造冒口時(shí)，應(yīng)盡可能考慮采用暗冒口。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.5.4 設(shè)置集渣冒口
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.5.5 適當(dāng)改變零件形狀或加工余量 對(duì)鑄件較厚的多余部份盡量去除，這樣可以減少碳缺陷形成的可能。對(duì)于局部確實(shí)不便于消除的輕微碳缺陷死角部位，可適當(dāng)增加加工余量，使缺陷部位在加工后被去除。
nth="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False" w:st="on">2.5.6 在泡沫塑料表面噴涂加速氣化的物質(zhì) 在泡沫塑料模表面噴上一層比塑料氣化迅速的硝化纖維素或其他涂料，不僅能夠提高模樣的表面質(zhì)量，且有助于泡沫塑料的氣化和阻止高溫分解產(chǎn)物的形成。
