消失模鑄造技術(shù)作為一種鑄件近靜形成形方法，近年來(lái)得到了快速發(fā)展。在國(guó)外由于機(jī)械化、自動(dòng)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(jì)和社會(huì)效益，使消失模鑄造技術(shù)顯現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。

前一段時(shí)間我國(guó)的消失模鑄造技術(shù)應(yīng)用雖然進(jìn)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(shè)備投資少、工藝路線短，許多原有的中小鑄造企業(yè)也越來(lái)越多地采用該項(xiàng)技術(shù)。但是，有些企業(yè)對(duì)一些操作問(wèn)題未能加以重視，使得在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，對(duì)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(gè)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(shí)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。現(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(jiǎn)易的預(yù)發(fā)成型設(shè)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(shí)水分不易控制，經(jīng)常性出現(xiàn)澆注時(shí)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(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)模型密度的檢驗(yàn)，增加對(duì)模型的烘干時(shí)間等方法;EPS珠粒經(jīng)工藝實(shí)驗(yàn)選定后，不能隨意改變?cè)仙a(chǎn)廠家;預(yù)發(fā)時(shí)用稱量工具控制珠粒密度，改變憑人工經(jīng)驗(yàn)控制珠粒密度的方法;采取上述方法后，使問(wèn)題得到了解決。

2.振動(dòng)存在的問(wèn)題

振動(dòng)緊實(shí)是消失模鑄造的四大關(guān)鍵技術(shù)之一，振動(dòng)的作用是使干砂在砂箱中產(chǎn)生動(dòng)態(tài)流動(dòng)，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(dòng)充填時(shí)，比較理想的狀況是，干砂在振動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行有序流動(dòng)，在保證模型不變形的前提下，均勻地充填到模型的各個(gè)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(dòng)臺(tái)多為自制設(shè)備，在振動(dòng)時(shí)，最常見(jiàn)的現(xiàn)象是由于振動(dòng)操作不當(dāng)，造成模樣變形、涂料層開(kāi)裂等，從而造成相應(yīng)的鑄造缺陷。有些振動(dòng)臺(tái)本身由于激振力過(guò)大、同一組電機(jī)的偏振塊不平衡也易造成模樣變形。為此，主要應(yīng)調(diào)整激振力、振幅和振動(dòng)時(shí)間;對(duì)于尺寸較大而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鑄件，可將六個(gè)電機(jī)的三維振動(dòng)改為雙電機(jī)的垂直或水平振動(dòng);特別是通過(guò)檢測(cè)儀器對(duì)振動(dòng)臺(tái)的各參數(shù)加以檢測(cè)和調(diào)整，使之達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

3.涂料使用存在問(wèn)題

在消失模鑄造工藝中，使用涂料可提高模樣的剛度和強(qiáng)度，使EPS模樣與鑄型隔離，防止粘砂及鑄型塌陷;在澆鑄過(guò)程中允許模樣高溫分解產(chǎn)物及時(shí)順利地通過(guò)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(duì)涂料的性能有很大影響。

但一些企業(yè)對(duì)涂料組成的作用不十分清楚，隨意改動(dòng)涂料配方和配制工藝，或由于缺少某組成物時(shí)繼續(xù)配制使用，導(dǎo)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(wèn)題，有時(shí)為了縮短時(shí)間，在第一次涂料未干的情況下就進(jìn)行下一次浸涂，導(dǎo)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(shí)反噴或產(chǎn)生氣孔;涂層厚度沒(méi)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(wèn)題，并在操作細(xì)節(jié)上下功夫，就不會(huì)產(chǎn)生由于涂料而產(chǎn)生的鑄造缺陷。

　　

4.澆注過(guò)程存在問(wèn)題

消失模鑄造在澆注時(shí)，為了排出氣體和模樣氣化殘?jiān)?strong style="outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important;">直澆道要有足夠的高度以使金屬液有足夠的壓頭以推動(dòng)金屬液流穩(wěn)定快速充型，確保鑄件表面完整清晰。在實(shí)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(dǎo)致工件報(bào)廢的現(xiàn)象。為保證有足夠的流量使?jié)沧⑦^(guò)程不斷流，并很快建立起動(dòng)壓頭，可改用較大的澆口杯;直澆道做成中空來(lái)減少發(fā)氣反噴，增大開(kāi)始澆注時(shí)的壓頭。

消失模鑄造采用負(fù)壓干砂振動(dòng)造型，采用此種方法造型時(shí)鑄型強(qiáng)度遠(yuǎn)大于濕型砂強(qiáng)度。采用抽負(fù)壓方法可提高鑄型的穩(wěn)定性，及時(shí)抽走模樣氣化時(shí)產(chǎn)生的熱解氣化產(chǎn)物。但在生產(chǎn)過(guò)程中，有些工廠只注意觀察澆注前的表負(fù)壓，但澆注過(guò)程中往往忽視負(fù)壓變化，從而造成鑄件缺陷。通過(guò)采取根據(jù)鑄件大小和熱解產(chǎn)物的多少，在澆注過(guò)程中對(duì)負(fù)壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，可很好地解決此問(wèn)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(jī)粘結(jié)劑砂型、樹(shù)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(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短。當(dāng)濕型不能滿足要求時(shí)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(dá)幾十噸。

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

　　

3 造型方法應(yīng)適合工廠條件。

例如同樣是生產(chǎn)大型機(jī)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(shè)備、場(chǎng)地、員工素質(zhì)等）、生產(chǎn)習(xí)慣、所積累的經(jīng)驗(yàn)各不一樣，應(yīng)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(yù)防

1.模具表面有軟點(diǎn)

模具熱處理后表面有軟點(diǎn)，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(dāng)，淬火介質(zhì)中雜質(zhì)過(guò)多或老化。

　　

（2）預(yù)防措施

模具熱處理前應(yīng)去除氧化皮、銹斑，在淬火加熱時(shí)適當(dāng)保護(hù)模具表面，應(yīng)盡量采用真空電爐、鹽浴爐和保護(hù)氣氛爐中加熱。淬火加熱后冷卻時(shí)，應(yīng)選擇合適的冷卻介質(zhì)，對(duì)長(zhǎng)期使用的冷卻介質(zhì)要經(jīng)常進(jìn)行過(guò)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(bào)廢。

　　

（1）產(chǎn)生原因

模具鋼材料原始組織存在嚴(yán)重碳化物偏析。鍛造工藝不佳，如鍛造加熱溫度過(guò)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(shí)難以消除。球化退火工藝不佳，如退火溫度過(guò)高或過(guò)低，等溫退火時(shí)間短等，可造成球化退火組織不均或球化不良。

　　

（2）預(yù)防措施

一般應(yīng)根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量及材料本身的強(qiáng)韌化性能，盡量選擇品質(zhì)好的模具鋼材料。改進(jìn)鍛造工藝或采用正火預(yù)備熱處理，來(lái)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(duì)無(wú)法進(jìn)行鍛造的碳化物偏析嚴(yán)重的高碳模具鋼可進(jìn)行固溶細(xì)化熱處理。對(duì)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(xì)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(guò)程中的最大缺陷，將使加工好的模具報(bào)廢，使生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)造成很大損失。

　　

（1）產(chǎn)生的原因

模具材料存在嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物偏析。模具中存在有機(jī)械加工或冷塑變形應(yīng)力。熱處理操作不當(dāng)（加熱或冷卻過(guò)快、淬火冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)、冷卻溫度過(guò)低、冷卻時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等）。

　　

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

　　

（2）預(yù)防措施

嚴(yán)格控制模具原材料的內(nèi)在質(zhì)量，改進(jìn)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(jī)械加工后或冷塑變形后的模具應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火（>600℃）后再進(jìn)行加熱淬火。對(duì)形狀復(fù)雜的模具應(yīng)采用石棉堵塞螺紋孔，包扎危險(xiǎn)截面和薄壁處，并采用分級(jí)淬火或等溫淬火。

　　

返修或翻新模具時(shí)需進(jìn)行退火或高溫回火。在淬火加熱時(shí)應(yīng)采取預(yù)熱，冷卻時(shí)采取預(yù)冷措施，并選擇合適淬火介質(zhì)。應(yīng)嚴(yán)格控制淬火加熱溫度和時(shí)間，防止模具過(guò)熱和過(guò)燒。

　　

模具淬火后應(yīng)及時(shí)回火，保溫時(shí)間要充分，高合金復(fù)雜模具應(yīng)回火2-3次。選擇正確的磨削工藝和合適的砂輪。改進(jìn)模具電火花加工工藝，并進(jìn)行去應(yīng)力回火。

　　

4.模具淬火后組織粗大

模具淬火后組織粗大，將嚴(yán)重影響模具的力學(xué)性能，使用時(shí)將會(huì)使模具產(chǎn)生斷裂，嚴(yán)重影響模具的使用壽命。

　　

（1）產(chǎn)生的原因

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

　　

（2）預(yù)防措施

鋼材入庫(kù)前應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)防鋼材混淆亂放。模具淬火前應(yīng)進(jìn)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(yán)格控制淬火加熱溫度和保溫時(shí)間。定期檢測(cè)和校正測(cè)溫儀表，保證儀表正常工作。在爐中加熱時(shí)應(yīng)與電極或加熱元件保持適當(dāng)?shù)木嚯x。

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