消失模鑄造技術(shù)研究發(fā)展

1956年，由美國(guó)人H.F.Shoyer開始了將聚苯乙烯用于鑄造的試驗(yàn)，并獲得成功；1958年以的形式公布于眾，當(dāng)時(shí)稱之為“無型腔鑄造”。1962年德國(guó)人G.Hartmann從美國(guó)引進(jìn)，消失模鑄造才開始被。1968年，在西德亞深工業(yè)大學(xué)教授A.Wittmoser的指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用。
有別于傳統(tǒng)砂型鑄造中造型、制芯、合型以留出鑄型空腔等步驟，消失模鑄造具有以下特征：①用聚苯乙烯代替木模制成與所需鑄件形狀相同的泡沫模樣(該模樣已考慮鑄件收縮率)；②將泡沫模樣放置在用干砂等材料制成的負(fù)壓砂型中不取出(不留出鑄件空腔)；③將金屬液澆入鑄型中的泡沫模樣上，模樣燃燒、氣化、消失，金屬液取代原來泡沫模樣空間位置，凝固形成理想鑄件。
消失模鑄造不僅可以直接鑄出螺紋鑄件上的復(fù)雜特征，且減少了傳統(tǒng)造型中因型芯組合而引起的鑄件尺寸誤差，因此它被認(rèn)為是一種近凈成形工藝，特別適合發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋這種形狀復(fù)雜的鑄件；盡管消失模鑄造模樣制備過程中增加了發(fā)泡工序，但該工藝減少了型砂的制備、制芯、造型、下芯等許多繁瑣工序，總體而言簡(jiǎn)化了工藝流程。然而，由于泡沫模樣在制作過程中存在收縮、同時(shí)金屬液凝固時(shí)也存在收縮，這就導(dǎo)致了消失模的收縮尺寸難以確定。加上泡沫模樣氣化或碳化時(shí)，易在鑄件中留下氣孔或碳污染等缺陷，因此消失模鑄造在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋這種質(zhì)量要求高的鑄件中應(yīng)用有限。
鎂合金非常適合消失模鑄造工藝：鎂合金液與泡沫模樣反應(yīng)分解產(chǎn)物(主要是烴類、苯類等氣霧物質(zhì))能對(duì)極易氧化的液態(tài)鎂合金具有保護(hù)作用，此外，干砂負(fù)壓造型避免了鎂合金液與型砂中水分接觸和由此引起的缺陷；再者由于鎂合金凝固區(qū)間寬，易熱裂，干砂良好的退讓性能夠減輕鎂合金熱裂傾向。但由于泡沫模樣熱解氣化會(huì)吸收熱量，造成流動(dòng)前沿溫度降低，因此不得不提高鑄件的澆注溫度。對(duì)于鋁合金來說，高溫下吸氫嚴(yán)重；對(duì)鎂合金來說，氧化燃燒嚴(yán)重。
為了克服上述問題，華中科技大學(xué)樊自田等人了如下幾種特種消失模技術(shù)：
(1)真空低壓消失模鑄造技術(shù)：將低壓鑄造和真空消失模技術(shù)結(jié)合起來，利用可控的氣壓完成充型，直澆口成為補(bǔ)縮短通道，澆注溫度損失小，提高了合金的鑄造充型能力，且液態(tài)金屬能夠在壓力下進(jìn)行補(bǔ)縮凝固，鑄件；
(2)壓力消失模鑄造技術(shù)：將消失模鑄造技術(shù)與壓力凝固結(jié)晶技術(shù)結(jié)合。其原理是在帶砂箱的壓力罐中，當(dāng)金屬液填充泡沫模樣后，通過密封壓力罐并通入壓力的氣體，使金屬液在壓力下凝固結(jié)晶的鑄造方法。這種方法能夠顯著減少鑄件中的縮孔，并通過加壓凝固氫氣孔的析出，從而提高鑄件致密度，鑄件性能。
(3)振動(dòng)消失模鑄造技術(shù)：在消失模金屬液凝固過程中施加頻率的振動(dòng)，振動(dòng)力使枝晶破碎，增加液相內(nèi)結(jié)晶核心，在細(xì)化組織的同時(shí)，提高補(bǔ)縮能力。