铝合金消失模铸造技术的研究现状及展望

  本文关键词：铝合金消失模铸造技术的研究现状及展望，由笔耕文化传播整理发布。

当前位置：首页 >> 能源/化工 >> 铝合金消失模铸造技术的研究现状及展望

２ ０ １ ３年第 ５期　 ２ ０ １ ３年 １ ０月　
?

铸

造

设

备

与

工

艺 　

Ｆ ＯＵＮＤ ＲＹ　 ＥＯＵＩ ＰＭＥＮＴ 　 ＡＮＤ 　 ＴＥ Ｃ ＨＮ０Ｌ ０Ｇ Ｙ　

消 失模 与 Ｖ法铸 造 ? 　

铝合 金消失模 铸造技术 的研 究现状及 展望　
李泽 文　， 王 录才　 ， 陈 雨博　 ， 阴世 河 ｚ 　

（ １ ． 太原科技大学材料学院， 山西 太原
摘

０ ３ ０ ０ ２ ４ ； ２ ． 沈阳中世机械电设备有限公 司， 辽宁 沈 阳 １ １ ０ １ ０ １ ） 　

要： 铝合金 吸气、 氧化是制约铝合金消失模技 术发展 的主要 原 因， 文章主要介绍 了铝合金 消失模铸 造技　

术 中充型和针孔方 面的研 究现状 以及研 究开发的新方法 ， 并进行 了展 望。 　
关键词 ： 消 失 模铸 造技 术 ； 铝合金 ； 充型 ； 针 孔　 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ６ ． ２ 　 文献标识码 ： Ａ 　 文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ６ ６ ９ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ３ ２ — ０ ４ 　

Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ 　 Ｓｔ ａ ｔ ｕｓ 　 ａ ｎｄ 　 Ｐｒ ｏ ｓ ｐｅ ｃ ｔ 　 ｏ ｆ 　 Ａｌ ｕｍ ｉ ｎｍ 　 Ａｌ ｌ ｏ ｙ 　 Ｌｏ ｓ ｔ 　 Ｆｏ ａ ｍ　 Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ 　 Ｔｅ ｃ ｈｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 　
一

ｗ ｅ ｎ 　 ， ＷＡ ＮＧ　 Ｌ ｕ － ｃ ａ ｉ 　 ， Ｃ ＨＥ Ｎ　 Ｙ ｕ － ｂ ｏ ￣ Ｙ Ｉ Ｎ　 Ｓ ｈ ｆ － ｈ ｅ 　

（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ 　 ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ 　 ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ 　 ａ ｎ ｄ 　 Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ 　 ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ 　 ｏ ｆＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ 　 ａ ｎ ｄ 　 Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ 　 Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ 　 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； 　
２ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ｎｇ ａ 　 Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ｉ 　 Ｍ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ａ ｃ ａ ｌ 　 ａ ｎ ｄ 　 Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ 　 Ｅ ｑ ｕ ￣ｍ ｅ ｎ ｔ 　 Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ 　 Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ 　 １ １ ０ １ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 　
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ 　 ｍａ ｉ ｎ 　 ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ 　 ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ 　 ｏ ｆ 　 ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ　 ａ ｌ ｌ ｏ ｙ 　 ｌ ｏ ｓ ｔ 　 ｆ ｏ ａ ｍ　 ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 　 ａ ｙ ｅ 　 ｇ ａ ｓ 　 ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｏ ｆ 　 ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ　 ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ． Ｔ ｈ ｅ 　 ｐ ａ ｐ ｅ ｒ 　 ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ 　 ｔ ｈ ｅ 　 ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ 　 ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ 　 ｏ ｆ 　 ｉ ｆ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｐ ｉ ｎ ｈ ｏ ｌ ｅ 　 ｉ ｎ 　 ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ　 ａ ｌ ｌ ｏ ｙ 　 ｌ ｏ ｓ ｔ 　 ｏａ ｆ ｍ　 ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｎ ｅ ｗ 　 ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ． 　 Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｌ ｏ ｓ ｔ 　 ｏａ ｆ ｍ　 ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ， ｇ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ　 ｌｌ ａ ｏ ｙ ， ｍｏ ｌ ｄ 　 ｉ ｆ ｌ ｉ ｎ ｇ ， ｐ ｉ ｎ ｈ ｏ ｌ ｅ 　

１ ９ ５ ８ 年 美 国人 Ｓ ｈ ｏ ｙ ｅ ｒ ． Ｈ Ｆ发 明 了“ 无 腔铸 造 法 ” 　 并获 得 专 利 ｆ １ 】 ， 在此基础上 ， 经 过 不 断 的实 践 、 探 索　 和改 进 ， 形 成 现 在 的消 失模 铸 造 技术 。消失 模 铸 造　

海交通大学 、 华 中科 技 大 学 等 高 校 ， 率 先 对 铝 合 金　 消失模 铸造 进 行 了研 究 。陕西 法士 特集 团铸 造公 司　

于２ ０ ０ ９ 年建立 了三条全 自动生产线 ，其 中一条为　 引进国外主要设 备建成的全 自动铝合金消失模铸　 造 生产线 ， 大大加快 了中国铝合金消失模铸造 的发　 展 步伐 ， 尽 快 与 国际接 轨 ［ ３ １ 。 　
目前 ，消 失 模 铸 造 在 我 国 已被 广 泛应 用 于 铸　 铁、 铸钢 件 的工业 生产 中。资 料　 计 我 国消失模 铸　

技术具有模样制作灵活 ， 造型 时不用分型 ， 不用砂　
芯， 表 面质 量 好 ， 铸 件 精度 高 等优 点 。 同时 ， 用 干砂　 取代 黏 结 砂 ， 大 大 简化 了落砂 和 砂 处理 的工 艺及 装　

备。消失模在浇注时产生的烟气可以集中收集进行　 无害化处理 ， 有利 于环保 ， 因此 消失模铸造也被称　
为“ 绿色 铸造 ” 嘲 。 　

国外铝合金消失模铸造技 术要 比中国铝合 金　 消失模 铸造技术 成熟 ，已广泛应 用 于工业生 产 。 　 １ ９ ９ ５年 ５月德 国宝 马汽 车公 司建设 的 一 条 年产 ２ ０ 　
万 只 各 种 规 格 铝 合 金 气 缸 盖 的 消失 模 生产 线 正 式　 投产成品率高达 ９ ０ ％以上 ； １ ９ ８ ６年 通 用 汽 车 在　 Ｍａ ｓ ｓ ｅ ｎ ａ 建 成 另一 条 大 批量 的消失 模 制 模 和浇 注 生　

件产量和企业数量均列世界第一。但铝合金消失模　 铸件 的产量达不 到总产量 的 ０ ． ５ ％． 因此 ， 铝合金 消　
失 模铸 造 与 黑 色金 属 的消 失 模铸 造 相 比 ， 仍 处 于初　
级 发展 阶段 。 　 １ 铝 合金 消 失模 充型 的研 究　

在 消 失模 铸 造 的过 程 中 ， 由于 型 腔被 泡 沫 模 样　

产线 ， 为Ｃ ｈ ｅ ｖ ｒ ｏ ｌ ｅ ｔ 生 产铝合金缸体 、 缸盖； 据２ ０ ０ ７ 　 年最 新数 据 显示 ， 美 国有 铝合 金 消失 模铸 造 企业 ２ ０ 　

所 占据 ， 消失模铸造的充型过程实际上是金属液置　 换泡沫模样的过程 ， 与传统铸造 的充型过程相 比有　 本 质 区别 。在 这个 过 程 中 ， 金 属液 的充 型会 受 到 热　 作用 、 化学作用和压力作用的影响 ， 与 所 选 取 的 工　
艺 参 数 有 很 大 的关 系 。泡 沫 模 样 、 涂层厚度 、 真 空　

余家铸件产量将达到 １ ５ 万ｔ ． 与此相 比中国在这方　 面要 逊 色些 ， ２ Ｏ世纪 ９ ０年 代 ，国内 的清华 大 学 、 上　
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ８ — ２ １ 　 作者简介 ： 李泽文 （ １ ９ ８ ７ 一 ） ， 男， 山西 临汾人 ， 硕士研究 生。 　 通讯作者 ： 王录才 （ １ ９ ６ ５ 一 ） ， 男， 博 士， 教授 。 　 基金项 目： 太原科技大学 ｕ Ⅱ 项 目（ Ｘ ｊ ２ ０ １ ０ ０ ２ ５ ） 　
?

度、 浇注温度 、 浇注系统 以及静压头 、 型砂透 气性　 等， 对消失模铸造的充型过程有很大影响。 　 由于模样气化分解并与金属液之间相互作用 ， 　

３ ２? 　

２ ０ １ ３ 年第 ５ 期　

李泽文， 王录 才， 陈玉博， 阴 世河： 铝合金消失模铸造技术的 研究现状及展望 　

铸造设 备 与工 艺 　

导致金属液充 型时的流场 、 温度 场 、 充 型能力 以及　 铸造缺 陷的产生 ，完全不 同于普通 的湿砂型铸造 ， 　 并最 终 会 影 响 到铸 件 质量 。 因此 ， 国 内外 的学 者 对　
金 属 液充 型 过程 进 行 了大量 试 验研 究 ， 并取 得 了很　 大 的 成果 ， 为推 动 消失 模 技 术 在生 产 中应用 奠 定 了　
基础 。 　

吴国华和罗吉荣【 ｔ ３ 研究 了各工艺因素对消失模　 铸造铝液在型腔 中平均流速 的影响 ， 认为， 保温涂　 料及一定的涂层厚度 、 注温度越高 、 直浇道空心面　 积 率越 大 越 有利 于 提高 铝液 的充 型速 度 ， 而模 样 厚　
度越 大 则相反 。 　

综上所述 ， 在满足需要 的前提下 ， 降低泡沫模　
的密 度 、 涂 层 厚 度 和型 砂 目数 ， 提 高 浇 注 温度 和负　 压 度有 利 于充型 过程 。 　

充 型 过程 及 现 象 是 当前 国 内外 文献 报 道 的主　 要 研 究 内容 之 一 ， 这 些研 究 将 帮 助我 们 逐 渐深 入 了　 解 浇 注过 程 中泡 沫 热 分解 、泡 沫 一金属 界 面 反应 、 　

目前 国内外学者对铝合金消失模铸造充型过　 程进行 了一些研究 ， 但 由于各人的试验研究条件不　 同， 以至 于得 到 的结 论 不完 全 一致 。 由于铝 液 的充　
型对 铝铸 件 针孔 的形成 、 泡 沫 塑料 模样 热 解 产物 的　

气隙长度 、 金属液前沿及其推进等方面的内容 。普　

遍认为 ， 浇注温度 、 泡沫模密度和涂层厚度都能影　 响铸件的充型时间与质量。 浇注温度越高、 泡沫模热　 分 解 越 完全 ， 发气量越大 ； 泡 沫模 密 度越 大 ， 发 气 量　
越大； 涂层 厚度及 真空 度直接 影 响气 体排 出速度 。 　 １ ． １ 　 消失模 铸造 充 型过 程 国外研 究情 况　

排 除、 以及铸件 的内在质量均有较大影响 ， 研究铝　 液的充型有利于进行铝合金消失模铸造工艺设计 ， 　 因此有 必 要 进一 步研 究 消失 模 铸 造铝 液 的充 型 ， 以　 便为生产提供理论指导。 　
２ 铝合 金 消失模 针 孔 问题 的研 究　

Ｈ ｅ ｓ ｓ 　 Ｄ 　 Ｒ 【 ５ Ｊ 等研究 了模样类型 、 珠粒类型 、 融合　 程度 、 合金类 型等参数对铝合金消失模铸造金属液　 充 型 速度 和缺 陷形 成 的影 响 ， 结果 表 明对金 属 流 动　 速度影响最大的是模样融合程度和珠粒类型。Ｍ． 　
Ｓ Ａ ＮＤ Ｓ和 Ｓ ．ｓ ＨＩ Ｖ Ｋ Ｕ ＭＡ Ｒ同 研究 了 Ｅ Ｐ Ｓ分 子 质 量　

铝合金消失模铸造采用的是干砂造 型 ， 泡沫模　 样涂敷保温涂料 ， 由于气化需要吸收大量热量所 以 　 其 出炉 的温度和浇注的温度都 比普通砂 型铸造 的　 温度要高 ， （ 为 了使分解 产物尽快排 出型腔并保证　 铝 液有 足 够 的充 型 能力 ， 铝 液 浇注 温度 一 般 比普 通　 空腔浇注高 ３ ０ 　 ｃ ｃ～ ５ ０℃ｔ ￣ ４ １ ） 在此高温下 ， Ａ ｌ 合金　 的吸氢严重 ， 容易使铸件产生针孔等缺陷。 　 针孔通 常是指铸件 中小于 １ 　 ｍｍ 的析 出性 气 　 孔， 多呈圆形 ， 不均匀分布在铸件整个断面上 ， 特别　 是在铸件的厚大断面和冷却速度较小的部位 。 根据　 铝合金析出性气孔 的分布和形状特征 ， 针孔 又可 以 　 分 为三类 ： 　 １ ） 点状针孔 ： 在低倍组织 中针孔呈 圆点状 ， 针　 孔轮廓清晰且互不连续 ， 能数 出每平方厘米面积上　 针孔 的数 目 ， 并 能 测得 出其直 径 。这 种 针孔 容 易 与　
缩孔 、 缩松 等予 以区别开 来 。 　 ２ ） 网状 针孔 ： 在低 倍组 织 中针孔 密 集 相连 成 网　 状， 有 少 数 较 大 的孔 洞 ， 不 便 清 查 单 位 面 积 上 针孔　 的数 目， 也难 以测 出针孔 的直 径大 小 。 　

和泡 沫模密 度对 Ａ ３ ５ ６合金消 失模铸 造过程 的影　
响， 得 出 随着 泡 沫模 密 度 的增 大 ， 金 属 液 的 充 型 时　

间增加。Ｍ ． Ｄ ｉ ｖ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｉ ￣ 研究 了铸件厚度和涂层厚度　
对 Ａ３ ５ ６铝 合金 消 失模 充 型速 度 的影 响 ，结果 表 明　 随 着铸 件 厚 度 的增 加 充 型速 度 也 随着 变 快 ， 同时 最　 佳 的涂 层 厚 度 也 随着 变 厚 。ｓ ｕ ｖ ｉ ｔ ｎ ｏ 阎 研 究 了浇 注 温　 度、 模样厚度 、 模 样 密 度 和 型砂 目数 对 铝合 金 流 动　 性 的影 响 ， 结 果 表 明随着 浇 注 温度 和模 样 厚 度 的增　

加， 合金流动性增大 ， 模样密度和型砂 的 目 数增大 ， 　 合金 的流动性 降低。 Ｈ ． ｓ ． Ｌ ｅ ｅ ｆ ９ 】 认为 ， 铝合金消失模铸　
造采 用 顶 注 、 侧注 、 底 注 三种 方 式 均可 ， 但其 中底 注　 方式 充 型平 稳 ， 有利 于气 体排 出 ， 应优 先考 虑选 用 。 　 １ ． ２ 消失模 铸 造 充型过 程 国 内研 究情 况　 赵建 华【 　 ０ １ 运用 Ｐ ｒ ｏ Ｃ Ａ Ｓ Ｔ软 件研 究 了铝 合金 铸件 　 的 消 失模 铸 造 充 型 过 程 ， 研究表 明 ， 底 注式 浇 注 系　 统 的充型 相对 平稳 ， 是 较 为合理 的浇注 系统 方案 。 　

王狂飞［ １ １ ］ 针对消失模铸造过程充型过程进行了　
Ｘ射 线观 察 ， 结果 发 现 ， 金 属液 充 型是 以波 浪式 向前 　 推进 ， 充 型 中期 ， 充 型 速度 较 快 。充 型 末 期 ， 由于 温　

３ ） 综合性气孔 ： 它是点状针孔和网状针孔 的中 　 间型 ， 从低倍 组织上看 ， 大针孔 较多 ， 但不是 圆点　
状， 而呈 多角形 。 　

度降低 以及气压升高 ， 充型速度锐减。 　 尹英杰和刘津东　对铝合金消失模铸造 的充型　 过 程 做 了试 验 性 研 究 ，通 过 对 充 型 试 验 的观 测 表　
明： 模 样 的消失 主要 是 聚合 物 的熔 融 及 蜂 窝状 泡 沫　
塑 料结 构 的瓦解 。 　

铝合金 消失模 的针孑 Ｌ 由析 出性气孔 、显微缩　
孑 Ｌ 、 缩松 以及泡 沫 塑 料分 解产 物 引起 的气孑 Ｌ 和渣 孔　

等构成 。 其形成主要原因是铝合金在高温熔炼和浇　 注时 ， 能吸收大量 的氢气 ， 冷却时则 因溶解度的下　
?

３ ３? 　

Ｏ ｃ ｔ ． ２ ０ １ ３ 　№５ 　

铸 造 设 备 与 工 艺　

２ ０ １ ３ 年第 ５ 期　

降 而不 断析 出 ， 图１ 是 氢在 铝 中 的溶 解度 变 化 图ｆ １ ５ Ｊ 。 　

李宇 龙 ［ ２ １ ］ 通 过对 铝合 金 针孑 Ｌ 产 生机 理进 行 分　 析， 认为 ： 采 用 氩气 精 炼 吸 附 精 炼 法 中 的浮 游 法 对　

铝合金进行二次精炼铝液针孔度达到 ２ 级， 满足生　 产工 艺 的要求 。 　 铝合金针孔产生 的主要原 因是 因为铝液吸气 ， 　
所 以 必 须 严 格 控 制 铝 液 的 熔 炼 过 程 尽 量 降 低 铝 液　

中的含气量 ， 同时选择合适 的工艺参数可降低铸件　 的针 孔缺 陷 。 　 在 浇注 铝合 金 铸 件 时 ， 针孔 是 比较 常 见普 遍 的　
一

种 铸 造缺 陷 。这 也是 我 国 Ａ１ 合 金消 失 模铸 造 技　

术 目前 尚未解 决 的 主要 技 术难题 。 　
图 １ 氢 在 铝 中 的溶 解 度 变 化　

铝合金消失模针孔 的形成 和防止受到 国内外　
铸 造界 的普 遍重 视并 做 了大 量 的研究 。 　
２ ． １ 　 国外对 铝合 金 消失模 铸 造针 孔 问题 的研 究　

３ 前 景及展 望　

国 内外 学 者 最 近 研 究 开 发 出 以 下 几 种 特 种 消　 失模 铸 造技 术［ ２ ２ １ ， 有 利 于铝合 金 消失模 的问题解 决 。 　
３ ． １ 真 空低 压 消失模铸 造技 术　

针 对 铝 合 金 消 失 模 铸 件 针 孔 严 重 等 问题 ， Ｓ ｅ — 　 ｕ ｎ ｇ — Ｒ ｙ ｏ ｕ ｌ 　 Ｓ ｈ ｉ ｎ和 Ｚ ｉ ｎ — Ｈｙ ｏ ｕ ｎ ｇ 　 Ｌ ｅ ｅ 　 ６ ］ 通 过 采 用 降 压　

法测试研究 了消失模铸造过程 中氢气增加问题 ， 发　 现随着金属替代聚苯 乙烯数量 的增加 ， 金属熔体 中 　 氢 气增 加 ， 铝 液流 动越 长 ， 氢 气增 加 越严 重 。同时也　
与初 始氢 的含 量 有关 ， 含 量 越 少就 增 加 了氢 溶 解 的　 驱 动力 。 　
２ ． ２ 　 国 内对铝 合金 消失模铸 造针 孔 问题 的研 究　

真空低压 消失模铸造技术是将 负压消失模铸　 造 方 法 和 低 压 反 重 力 浇 注 方 法 复 合 而 发 展 的一 种　
新 型铸 造技 术 。该 方法 是将 上涂 料 的泡沫 塑料 模样　 埋人干砂 ， 振动紧实造型 ， 然 后 将 砂 箱 迅 速 和带 升　 液 管 的 低压 浇 注 系统 连 接密 封 ， 并 向坩埚 炉 中通 人　 干燥 的 压缩 空 气 。金 属 液在 气 体压 力 的作用 下 ， 沿　 升液 管上 升 ， 进 行 成型 的铸 造方 法 。 　

蒋文明 ， 樊 自田［ １ ７ １ 利 用 高 倍 扫 描 电镜 观察 了铝　

合金消失模铸造拉伸试样的断 口表面 ， 发现在断 口 　 表面分布较多针孔缺陷 ，可看到孑 Ｌ 洞的侧壁光滑 、 　
形 貌圆整 ， 并认为针孑 Ｌ 缺 陷 主要 是 由 于 大气 、 金 属　

该 方法的优点在于将真空消失模铸 造与低压　 铸造有机地结合起来 ， 综合 了低压铸造与真空消失　 模铸造的技术优势 ，在可控 的气压下完成充型过　 程， 大大 提高 了合 金 的充型 能 力 。 　
３ ． ２ 压 力 消失模铸 造技 术　

材料 、 熔剂和涂料的水分受热分解产生 的氢大量溶　
于铝 液 中造 成 。 　

压 力 消失 模 铸 造 技 术 是 消失 模 铸 造 技 术 与 压　 力 凝 固结 晶技术 相 结 合 的铸 造 新技 术 ， 它 是 在 带砂　 箱 的压 力 灌 中 。浇 注 金 属 液 使 泡 沫 塑 料 气 化 消失　 后， 迅 速 密 封压 力 灌 ， 并 通人 一 定 压力 的气 体 ， 使 金　 属液在 压 力下凝 固结 晶成型 的铸 造方 法 。 　 这 种 铸 造 技 术 的 特 点 是 能 够 显 著 减 少 铸 件 中　

吴 国华ｌ ｌ ８ 研 究了各工艺 因素对干砂消失模铸铝　 件 密 度 的影 响 。结 果 表 明 ， 涂层 厚 度 与 聚苯 乙烯模 　 样厚度增加 ， 铸铝件密度下降 、 针孔增加。为减少铸　 铝 件 的 针孔 ， 铝合 金 消失 模 铸 造应 有 适 当高 的浇 注　
温 度 和合 适 的直 浇道 高 度及 面积 ， 并 尽 量采 用 空 心　
直 浇道 。充型 过程 中施 加 一定 的真 空度 有 利于 减少　

的缩孔 、 缩松 、 气孔等铸造缺 陷 ， 提高铸件致密度 ， 　
改善 铸件 力学 性能 。 　
３ ． ３ 振 动 消 失模铸 造技 术　

针孑 Ｌ ， 但真空度太高则会促使铝液产 生紊流 ， 反而　 增加铸铝件的针孔 ， 降低其密度 。 　 吴 国华 和罗吉荣 、 黄乃 瑜【 　 ９ １ 通过对 干砂消失模　
铸 造 铝 合 金针 孔 形 成 机制 的 研究 认 为 ： 适 当提 高浇　

振动消失模铸造技术是在 消失模铸 造过程 中 　 施加一定频率和振幅的振动 ， 使铸件在振动场的作　
用 下凝 固 。通过 振 动 ， 使 金属 液在 动力 激励 下 生核 ， 　

注温度和采用低透气性涂料 ， 提高真空度可以减少　 干砂消失模铸造铝合金铸件的针孔 。 　 高成勋ｔ ２ ｏ ］ 简单介绍了铝合金消失模铸造主要缺　 陷成 因 和防 止 ， 他 认 为针 孔 的形 成 主要 是 在 生 产 工　 艺制定上不科学和不合理。 　
?

达到细化组织的 目的， 是一种操作简便 、 成本低廉 、 　 无 环境 污染 的特种 消失模 铸 造新 方法 。 　 此技术 由于消失模铸 造凝 固过程 中对金 属液　 施加 了振 动 ，振动力使 液相与 固相间产生相对运　

３ ４? 　

２ ０ １ ３ 年第 ５ 期　

李泽文， 王录才， 陈玉 博， 阴世河： 铝 合金消失模铸 造技术的 研究现状及展望　

铸 造设备 与工 艺　

动， 从而使枝晶破碎 ， 增加液相内结 晶核心 ， 使铸件　 最终凝 固组织细化、 补缩提高 ， 力学性能改善。 　
３ ． ４ 消失模 壳型铸 造技 术　

Ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｉ ｎ 　 Ｌ ｏ ｓ ｔ 　 Ｆ ｏ ｍ　 ａ Ｃ ｓｔ ａ ｉ ｎ ｇ 　 ｏ ｆ 　 Ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｕ ｍ 　 Ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｓ【 Ｊ ］ ．Ｊ 　 Ｍａ ｔ ｅ ｒ 　
Ｓ ｃ ｉ ， ２ ０ ０ ６， ４１ ： ２ 　 ３ ７ ３ — ２ 　 ３ ７ ９． 　

［ ７ Ｊ 　 Ｍ． Ｄ ｉ ｖ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｉ ， 　 Ｊ ａ ｍ ｌｉ ａ 　 ｎｄ ａ 　 Ｓ ． Ｇ ． Ｓ ｈ ａ ｂ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｉ ． Ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ 　 ｏ ｆ 　 ｓ ｔ ｉ ｒ ｐ ｓ 　 ｓ ｉ ｚ ｅ 　
ｎｄ ａ 　 ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ｔ ｈｉ ｃ ｋ ｎ ｅ ｓ ｓ 　 ｏ ｎ 　 ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ 　 ｏ ｆ 　 Ａ３ ５６ 　 ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ｉ ｕ ｍ　 ａ ｌ ｌ ｏ ｙ 　 ｉ ｎ 　 ｌ ｏ ｓ ｔ 　

消 失模 壳 型 铸 造 技 术 是 熔 模 铸 造 技 术 与 消 失　 模 铸造 结 合起 来 的新 型铸 造方 法 。该 方法 是将 用 发　

ｆ ｏ ｍ　 ａ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ 　ｌ Ｊ 　 Ｊ ． Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ 　 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ 　 ｏ ｆ 　 Ｃ ｓｔ ａ 　 Ｍｅ ｔ ｌ ａ ｓ 　 Ｒ ｅ — 　

ｓ ｅ ｒｃ ａ ｈ ， ２ ０ １ ０ （ １ ） ： ２ ３ — ２ ９ ． 　

泡模具制作 的与零件形状一样 的泡沫塑料模样表　 面涂上数层耐火材料。待其硬化干燥后 ，， 将其 中的　 泡沫 塑料 模样燃烧气化消失而制成 型壳 ，经过焙　 烧， 然后进行浇注 ， 而获得较高尺寸精度铸件 的一　 种 新 型精 密铸 造 方法 。 　 该 技术结合 了泡沫模 的低成本 、 收缩 小 、 尺寸　 设计灵活及熔模铸造高精度型壳等优点 ， 由于浇注　 前脱去 了泡沫模 ， 避免 了消失模铸造因泡沫模分解　 带来 的气孔 、 夹杂等缺陷以及泡沫模气化吸热而引 　 起 的过 高 浇注 温 度 问题 ， 同 时使 金 属液 的充 型 能力　 进 一 步提 高 。 　
在 汽车 工 业迅 速 发 展 的今 天 ， 今 后 铝 合 金 消失　

［ ８ ］ 　 Ｓ ｕ ｙ ｉ ｔ ｎ ｏ ， Ｉ ． Ｊ ．Ａ ｂ ｄ ｕ ｌ 　Ｋ ａ ｒ ｉ ｍ．Ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ 　ｄ ａ ｎ 　Ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ 　ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ 　 Ｌ ｏ ｓ ｔ － Ｆ ｏ ｍ　 ａ Ｃ ｓｔ ａ ｉ ｎ ｇ 　 ｏ ｆ 　 Ａ Ａ３ ５ ６ ． １［ Ｊ ］ ． Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｉ ａ 　 Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ２ ０ １ ２ 　
（ ５ ０ ） ７ ２ ６— ７ ３ １ ． 　

［ ９ ］ Ｌ ｅ ｅ 　 Ｈ 　 ｓ ． Ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 ｏ ｆ 　 Ｆ ｕ ｌ ｌ 　 Ｍｏ ｌ ｄ 　 Ｃ ｓｔ ａ ｉ ｎ ｇ ｓ 　 ｗ ｉ ｔ ｈ 　 Ｕ ｎ ｂ ｏ ｎ ｄ ｅ ｄ 　 Ｓ ｎｄ ａ 　 Ｍｏ ｌ ｄ ｓ 　
ｌ Ｊ ］ ． ＡＦ ＳＣ ａ ｓ ｔ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ Ｒ ｅ ｓ ｅ ｒｃ ａ ｈ 　 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ， １ ９ ７ ３ （ ９ ） ： １ １ ２ —１ １ ６ ． 　

［ １ ０ ］ 赵建华 ， 田军． 不同浇注方式对消失模铸造充型 的影响 ［ Ｊ ］ ． 铸　
造工 程 ， ２ ０ １ ０ （ ４ ） ： ２ ７ — ２ ９ ． 　

［ １ １ ］ 王狂 飞， 莫亚林 ， 夏立军 ， 等． 铝 合金消失模 铸造充型过 程 ｘ 　
射线观察［ Ｊ ］ ＿ 热加工工艺 ， ２ ０ ０ ９ （ １ ５ ） ： ６ ３ — ６ ５ ． 　

［ １ ２ ］ 尹英杰 ， 刘 津东． 消失模铸造的充型机理 ［ Ｊ ］ ． 内燃 机配件 ， 　
２ ｏ ｏ ６ （ １ ） ： １ － ６ ． 　

［ １ ３ ］ 吴 国华 ， 罗吉荣． 消失模铸造铝液充 型速度研究 ［ Ｊ Ｊ ． 特种铸造　
及有色合金 ， ２ ０ ０ ０ （ １ ） ： ２ ６ — ２ ８ ． 　

［ １ ４ ］ 吕志刚 ， 黄天佑 ， 姜不居 ， 等． 影 响消失模铸 造充型特性 的 因 　 素［ Ｊ ］ ． 现代铸铁 ， ２ ０ ０ １ （ １ ） ： １ ２ — １ ４ ． 　 ［ １ ５ ］ 唐波 ． 铝（ 镁） 合 金消失模铸造压力凝 固试 验研究 ［ Ｄ ］ ． 华 中科　
技大学 ， ２ ０ ０ ９ ． 　 １ １ ６ 　 Ｊ 　Ｓ ｈ ｉ ｎＳＲ， ｅｅ Ｌ ＺＨ， Ｃ ｈ ｏ Ｇ Ｓ ． Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ 　 ｇ ｓｐ ａ ｉ ｃ ｋ —ｕ ｐｍ ｅ ｃ ｈ ｎｉ ａ ｓ ｍ ｓ 　 ｏ ｆ 　

模铸造技术仍是我国铸造技术发展 的重点 ， 随着 铝　
合 金 消 失模 技 术 的 的不 断 完善 ， 该 技术 目前 及 未来　 在 中国市 场上 的应 用 占有 不可 估量 的地位 。 　
参考文献 ： 　
ｌ 　 １ 　 Ｊ 　 Ｂ ｒ ｏ ｗ ｎ Ｊ Ｒ． Ｔ ｈ ｅ 　 Ｌ ｏ ｓ ｔ 　 Ｆ ｏ ａ ｍ　 Ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 　 Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ 　 ｌ Ｊ 　 ｊ ． Ｍｅ ｔ ｌｓ ａ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ， １ ９ ９ ２ 　

Ａ １ 一 ｌ ａ ｌ ｏ ｙ ｍ ｅ ｌ ｔ ｄ ｕ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｌ ｏ ｓ ｔ Ｆ ｏ ｍ Ｃ ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ 　 ｏ ｆ Ｍ ａ ｔ ｅ ｉ ｒ ｌ ａ ｓ 　
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ， ２ ０ ０ ４， ３ ９ （ ５ ） ： １ ５ ６ ３ —１ ５ ６ ９ ． 　

［ １ ７ ］ 蒋文 明， 樊 自田． 消失模 铸造铝合金孔 洞缺 陷特征及 形成机理　 ［ Ｊ ］ ． 华中科技大学学报 （ 自 然科学版 ） ， ２ ０ １ ２ ， ４ ０ ： ６ ５ — ６ ７ ． 　 ［ １ ８ ］ 吴国华 ， 罗吉荣 ， 谢 敏． 工艺 因素对于砂消失模铸铝件针孔影　 响的研究［ Ｊ ］ ． 铸造 ， ２ ０ ０ ０ （ ３ ） ： １ ３ ４ — １ ３ ７ ． 　 ［ １ ９ ］ 吴国华 ， 罗吉荣 ， 黄乃瑜． 铝合金干砂消失模铸造针孔研 究［ Ｊ ］ ． 　
铸造 ， １ ９ ９ ９ （ ６ ） ： ７ —１ Ｏ ． 　

（ ８ ） ： ５ ５ ０ — ５ ５ ５ ． 　

［ ２ ］ 黄乃瑜 ， 叶升平 ， 樊 自田． 消失模铸造及 质量 控制［ Ｍ］ ． 武汉 ： 华　
中科技大学 出版社 ， ２ ０ ０ ４ 　 ． ［ ３ ］ 　 梁光 泽 ， 李增 民． 中 国实 型（ 消失模 ） 铸造 的现状与 展望 ［ Ｊ ］ ． 实　

型铸造及消失模铸造 ， ２ ０ ０ ８ ， ８ ： １ ０ ７ ２ — １ ０ ７ ． 　 ［ ４ ］ 冯清梅 ， 谭建 波 ， 李增 民， 等． 铝合 金消失模铸造技术 的研究及　 应用现状［ Ｊ ］ ． 铸造设备与工艺 ， ２ ０ １ ２ （ １ ） ： ５ ６ — ５ ９ ． 　
１ ５ 』 Ｈ ｅ ｓ ｓ 　 Ｄ 　 Ｒ， Ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ ｂ ｒ ｕ ｅ ｃ ｋ 　 Ｂ， Ｒ ｍｓ ａ ａ ｙ 　 Ｃ 　 Ｗ． Ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ 　 ｏ ｎ 　 ｔ ｈ ｅ 　 Ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ 　
ｏ ｆ 　 Ａｌ ｌ ｏ ｙ 　 Ｃ ｏ ｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ 　 ｏ ｎ 　 Ｍｅ ｔ ａ ｌ 　 Ｆ ｌ ｏ ｗ 　 ａ ｎ ｄ 　 Ｄｅ ｆ ｅ ｃ ｔ 　 Ｆ ｏ ｒ ｍａ ｉｏ ｔ ｎ 　 ｉ ｎ 　 Ａｌ ｕ — 　

［ ２ ０ ］ 高成勋． 浅谈铝合金消失模铸造主要缺陷成因和防止 ［ Ｊ ］ ． 特　
种铸造及有 色合金 ， ２ ０ １ ０ （ １ ０ ） ： ９ ２ ８ — ９ ３ １ ． 　

［ ２ １ ］ 李宇龙． 铝合金 消失模铸造壳体针孔度控制 ［ Ｊ ｊ ＿ 铸造技术 ， 　
２ ０ １ ０ （ １ ０ ） ： １ ３ ２ ９ — １ ３ ３ ０ ． 　

ｍ ｉ ｎ ｎ ｍＬ ｏ ｓ ｔ Ｆ ｏ ａ ｍＣ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ［ Ｊ ｊ ． Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ． Ａ Ｆ Ｓ ， ２ ０ ０ ３ （ ５ ） ： １ 　 ４ ４ ９ — １ 　 ４ ６ １ ． 　
［ ６］ Ｓ ａ ｎ ｄ ｓ Ｍ。 Ｓ ｈ ｉ ｖ ｋ ｕ ｍａ ｒ Ｓ ．Ｅ Ｐ Ｓ 　 Ｂ ｅ ａ ｄＦ ｕ ｓ ｉ ０ ｎＥ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ 　 ｏ ｎＦ ｏ ｌ ｄＤ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ 　

［ ２ ２ ］ 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 ， ２ ０ １ １ （ ７ ） ： ３ ８ — ４ ７ ． 　

（ 上接 第 ２ ６页） 　

艺 参数 是 功率 和 速度 的影 响 。 　
４ 结 论　

参考文献 ： 　
［ １ ］ 宋 刚，刘黎 明，王继锋 ，周继扬 ． 激光 一 Ｔ Ｉ Ｇ复合焊接镁合金　 Ａ Ｚ ３ １ Ｂ焊接工艺［ Ｊ ］ ． 焊接学报 ， ２ ０ ０ ４ ， ２ ５ （ ３ ） ： ３ １ — ３ ４ ． 　
［ ２ ］ 孙德新 ． 镁 合金焊接技术 的研 究进展及应用 ［ Ｊ ］ ． 材料 导报 ， 　
２ ０ ０ ６， ２ ０ （ ８ ） ： １ ２ ２ — １ ２ ６ ． 　

１ ） 对Ａ Ｚ ３ １ Ｂ变形 镁合 金 ， 经Ｃ Ｏ 　 气 保激 光 焊接　

发现 ， 在焊缝组织 中是细小的等轴晶 ， 而其表 面存在　 大晶粒。试件焊缝狭窄、 热影响区极小、 成型质量好　
２ ） 焊缝 硬度 大 于母 材 ， 沿 熔 深方 向硬 度 变大 。 　

［ ３ ］ 刘 黎明，王红 阳． 镁合 金激 光胶接焊接头微观及力学性ｆ ｌ ￣ Ｅ Ｊ １ ． 　
中国机械工程 ， ２ ０ ０ ７ ， １ ８ （ ３ ） ： ３ ５ ２ — ３ ５ ６ ． 　

［ ４ ］ 张华 ， 林 三宝 ， 吴林 ．Ａ Ｚ ３ １ 镁合金搅拌 摩擦焊 接头力学 性能　

３ ） Ａ Ｚ ３ １ 镁合金薄板 Ｃ Ｏ 　 气保激光焊时 ，在焊　 缝 中存在氢和低熔点 的共 晶 ， 所以， 试件 的焊接缺　 陷 主要 表现 为气 孔 和裂纹 。 　

［ Ｊ ］ ．焊接学报 ， ２ ０ ０ ３ ， ２ ４ （ ５ ） ： ６ ５ — ６ ８ ． 　
［ ５ ］ 王继锋 ， 刘黎 明， 宋刚 ．激光焊接 Ａ Ｚ ３ １ Ｂ镁合金接头微观组织　 特征 ［ Ｊ ］ ． 焊接学报 ， ２ ０ ０ ４ ， ２ ５ （ ３ ） ： １ ５ — １ ８ ． 　

?

３ ５? 　



  本文关键词：铝合金消失模铸造技术的研究现状及展望，由笔耕文化传播整理发布。