复杂型腔零件的铸造技术:消失模

[铁甲工程机械网原创] 对于我们干工程机械这行的人来说，接触钢铁件是一件极其平常的事。但是我们在使用、维修和拆装如发动机、变速箱、液压泵一类机械零件的时候，有没有想过这几个问题：这么复杂的型腔零件是怎么生产出来的？铁水是怎么顺着我们工艺设计的要求凝结成型的呢？为什么我国的工程机械企业还不能生产出性能优越的发动机和液压件？要回答清楚这些问题会涉及到各种方面的技术，其中关联性最大的一个因素莫过于钢铁零件的消失模铸造技术。

如下图，通过设计形状相似的泡沫模型，浇铸铁水后，泡沫模型消失，铁水占据了泡沫的空间就得到了我们想要的壳体铸件。

一 什么是消失模？

消失模铸造（又称实型铸造）是将与铸件尺寸形状相似的石蜡或泡沫模型粘结组合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振动造型，在负压下浇注，使模型气化，液体金属占据模型位置，凝固冷却后形成铸件的新型铸造方法。

消失模设备铸造极具特殊性，干砂造型无任何粘结剂，造型及浇铸都无需取出模具，极大地改善了铸件设计的自由度，提高了铸件的表面光洁度及尺寸精度。利用负压紧实形成的一箱多铸工艺，有利于提高工艺出品率，提高生产效率。消失模铸造是目前国际上最先进的铸造工艺之一，被誉为铸造史上的一次“革命”，国内外称之为21世纪绿色铸造。

二 消失模铸造的工艺流程

下图为大量生产的消失模铸造的全部工艺流程。

可见，该流程的主要工部有：熔化工部；制模工部；模型组合及涂层烘干工部；造型浇注工部；落砂清理工部。

三 变速箱箱体消失模铸造模型展示

仔细看一下这个变速箱箱体的泡沫模型，该泡沫模型总共由4个分型泡沫组成。这些分型泡沫是由发泡机配上专用模具制造而成的。

用胶布粘结这4个分型面构成一个整齐的变速箱箱体泡沫模型。粘结过程中要对位准确，一旦出错，会造成铁水浇铸错位，得不到合格的铸件。

粘结铁水浇铸的浇道模型。浇道能够控制金属液充填铸型的速度和方向，调节铸型各部分的温度和铸件的凝固顺序，并对铸件有一定的补缩作用。

浇铸成型的变速箱箱体。用消失模技术浇铸成型的铸件尺寸形状精确， 能够更好地保证机器部件中的轴、套、齿轮的相互位置，提高传动效率。此外，也能使铸件表面光洁度更高， 无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少50%以上。

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四 消失模铸造与传统的砂型铸造相比的优点

1.铸件尺寸形状精确，重复性好，表面光洁度高，具有精密铸造的特点；负压浇注，更有利于液体金属的充型和补缩，提高了铸件的组织致密度

2.取消了砂芯和制芯工部，根除了由于制芯、下芯造成的铸造缺陷和废品；

3.不合箱、不取模，大大简化了造型工艺，消除了因取模、合箱引起的铸造缺陷和废品；

4.采用无粘结剂、无水分、无任何添加物的干砂造型，根除了由于水分、添加物和粘结剂引起的各种铸造缺陷和废品；

5.落砂极其容易，大大降低了落砂的工作量和劳动强度； 铸件无飞边毛刺，使清理打磨工作量减少50%以上；

6.可在理想位置设置合理形状的浇冒口，不受分型、取模等传统因素的制约，减少了铸件的内部缺陷；

7.易于实现机械化自动流水线生产，生产线弹性大，可在一条生产线上实现不同合金、不同形状、不同大小铸件的生产；利用消失模铸造工艺，可以根据熔化能力，完成任意大小的铸件。

五 国内消失模铸造技术的现状以及对工程机械的影响

动机缸体的泡沫模型

目前，我国的消失模铸造厂家大大小小有数千家，真正好的没有几家。例如比较大型，而又比较早期开发该项目的山东金阳机械制造有限公司。但大部分的工厂生产能力都不大（与国外动辄数万吨的生产能力相比差距较大）。我国国产的消失模铸造设备水平能基本满足生产的需要，但提供者对于消失模铸造技术和生产工艺的掌握却差别不一。我国的生产厂家过去在引进消失模铸时，过分注重硬件设备的引进，而忽视软技术的引进。消失模铸造对于大多数企业来讲，毕竟是新生事物，从接触到理解到应用需要一个过程，是无法一蹉而就的。

消失模铸造在现实生产中比较主要问题是三孔缺陷（气孔、缩孔、渣孔），作为液压件外壳的碳素钢、不锈钢、铸铁铸铜件在机械加工时对对三孔缺陷的要求很高，有些特殊铸件还要进行解剖及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。

消失模铸造是生产制造发动机和液压件等一类高精密机器设备的重要技术。由于我国的消失模铸造水平有限，很多国内的知名工程机械企业尚不能很好地处理三孔缺陷，从而给制造出符合挖掘机使用的液压件增加了一个不稳定因素，比如说， ,液压泵在30-50MPa的工作环境下，直径1mm的渣孔就会让液压能减少好几个百分点，进而造成挖掘机挖掘无力，大大影响了机器的性能。

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