消失模铸造技术现状及发展趋势
摘要：消失模铸造技术作为21世纪的重要铸造工艺，在工业发展进步过程中起着关键作用。本文即对消失模铸造技术的原理、优点和发展历程进行简要叙述，着重论证了铝镁合金消失模铸造技术的应用和研究现状，并展望了未来的发展趋势。
关键词：消失模铸造；技术现状；发展趋势
一、消失模铸造技术概述
1、消失模铸造技术概念
消失模铸造又称实型铸造，是将尺寸形状与铸件相似的泡沫塑料模型组成模型簇，然后涂刷涂料并烘干，接着埋在无粘结剂的干石英砂中振动紧实，最后在负压状态下浇注，模型气化，液体金属占据模型位置，待其凝固冷却后形成铸件。这种铸造技术是21世纪的新型铸造技术，被称为“铸造中的绿色工程”。[1]
2、消失模铸造技术优点
消失模铸造作为一种新型的精密铸造方法，与其他铸造工艺相比，具有精度高、设计灵活、生产率高、节能环保等一系列优点。
通过消失模铸造技术得出的铸件，表面粗糙度低于传统铸造工艺，尺寸精度可以达到CT5-CT7，已经接近熔模铸造水平，机械加工时间和加工余量都较小。而且由于铸件没有飞边毛刺，还能够减小型芯块组合带来的尺寸误差。此外，消失模铸造的模样是泡沫制成，不存在分型面和型芯，也没有起模斜度，无需起模，如果要铸造的构件需要由多个零件加工组装而成，可以将分片制造的泡沫模样粘合成整体泡沫模，整体铸出零件。而且省去型芯的情况下直接铸出孔洞结构，是对加工和装配过程中时间和费用的极大节约。散砂紧实造型则简化了铸件的生产工序，提高了劳动生产率，干砂无粘结剂也减少了砂处理的不良影响，回收利用率高能够节约成本，能够任意组装的模样一箱能够浇多个铸件，有利于提高生产效率和应用大批量自动化生产。最后，通过消失模铸造技术浇注时，排放有机物的时间短、地点集中、排出的有机物少，容易收集和处理，产生的噪声和危害气体都比较少，能够实现清洁生产。
3、消失模铸造技术的发展历程概述
实型铸造技术最初于1956年由美国人Shroyer.H.F申报专利，后经过德国、日本等国家的不断试验与应用，在20世纪80年代结合了不同的工艺方法，形成干砂造型、真空负压为主要特征的铸造方法。此后随着科技的发展，消失模铸造技术的关键技术创新速度迅猛增加，应用范围和进展都获得了长足发展。
二、消失模铸造技术的现状
在世界范围内，消失模铸造技术在生产铸铁、铸钢、铝合金等材质零件等方面的应用已经较为成熟。我国在铸铁和铸钢上能够广泛应用消失模铸造技术，目前的研究重点主要在铝镁合金的特殊应用上。
铝镁合金的消失模浇注研究面对着不小的技术和材料问题。首先是充型方面的困难，金属液在充型浇注时，模样会吸收大量热量导致合金的前沿温度下降，容易形成皮下气孔和冷隔等缺陷。而且合金的浇注温度比普通空腔高很多，铝合金严重吸氢和镁合金加剧氧化燃烧容易导致铸件出现针孔或缩松增多的缺陷。其次，对铝镁合金采用消失模浇注技术，需要的是低温气化的泡沫模样材料和强度高透气好的涂料，这也是重点研究的课题。21世纪以来，经过各国学者不断的探索与实践，特种消失模铸造技术已经取得了一定的进展。
1、真空低压消失模铸造技术
将真空消失模铸造技术与反重力低压铸造技术联合起来，能够改善气孔缺陷，解决金属液浇注可能导致的塌箱或者涨箱问题，但这种技术容易受到金属液温度、泡沫密度、涂料厚度、充型气体压力和流量等多种因素影响。需要合理匹配充型正气压和抽真空负压，选择透气性比较好的涂料形成轻薄图层，并且采用合理的涂层厚度。
2、振动消失模铸造技术
振动消失模铸造技术的工作原理是将模样直接置于砂箱当中，用干燥的石英砂填入压实，设置一定的真空压力，抽真空后施加一定的振幅和频率的振动，在铝镁合金融化后进行浇注，等到浇筑完成，迅速将密封阀和真空阀关闭并加压，十分钟后结束震动并泄压。整个铸件过程都在振动场当中完成。[2]
3、压力消失模铸造技术
将涂层烘干的模样放进带砂箱的压力罐当中，等到金属液注入完成、泡沫塑料完全气化后密封压力罐，加以一定压力的气体促使金属液凝固结晶，借助外来压力进行压滤，能够起到细化金属组织，减少缩孔、缩松、气孔等现象的发生，改善铸件的物理性能。
4、真空低压消失模壳型铸造技术
这是将真空低压铸造技术和熔模铸造制壳技术相互融合的复合型铸造工艺，泡沫模样在装入砂箱、进行浇注之前需要进行失模、焙烧处理，不会产生由于泡沫模样分解产生的气孔、氧化燃烧及夹杂等问题，金属液的充型效果比较好，制作出的铸件质量比较高，基本达到了熔模制造铸件的水平。
三、消失模铸造技术的未来发展及研究趋势
随着电子产业、汽车制造和航空航天的发展，对轻量化零件的要求日益增多，高质量的铝合金零件已经成为工业社会发展的必需品。而消失模铸造技术是铝合金铸件的首选铸造方式，因此，对铝合金消失模铸造技术的研究，仍然是我国甚至全世界发展的重要方向。
我国科研人员虽然已经取得了一定进展，但与美国、德国等技术发达国家上有一定的差距，铝合金铸造技术仍然具备较大的提升空间，在研究和时间的过程中，大力完善原辅材料的标准化、系列化和商品化，提高设备的工艺水平，加强符合中国国情的消失模铸造生产线的建设和研发，提升技术水平和技术工艺，为我国消失模铸造企业带来更大的经济效益，推动工业发展。
参考文献
[1]樊自田,蒋文明,赵忠.铝(镁)合金消失模铸造近净成形技术研究进展[J].中国材料进展,2011,30(7):38-47.
何志雄.铝镁合金消失模铸造技术研究及进展[DB]. https://www.kj009.net.
