认识特种铸造方法

    振动消失模锻造技术是在消失模锻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，因为消失模锻造凝固过程中对金属溶液施加了一定时间振动，振动力使液相与固相间产生相对运动，而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件终极凝固组织细化、补缩进步，力学机能改善。

   消失模壳型锻造技术是熔模锻造技术与消失模锻造结合起来的新型锻造方法。压铸的主要特点是金属液在高压、高速下充填型腔，并在高压下成形、凝固，压铸件的不足之处是：由于金属液在高压、高速下充填型腔的过程中，不可避免地把型腔中的空气夹裹在铸件内部，形成皮下气孔，所以铝合金压铸件不宜热处理，锌合金压铸件不宜表面喷塑（但可喷漆）。该技术利用消失模锻造中现成的紧实振动台，通过振动电机产生的机械振动，使金属液在动力激励下生核，达到细化组织的目的，是一种操纵简便、本钱低廉、无环境污染的方法。

   所谓熔模锻造工艺，简朴说就是用易熔材料（例如蜡料或塑料）制成可熔性模型（简称熔模或模型），在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经由干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其周围填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经由高温焙烧（如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件。由此可见，采用熔模锻造方法可大量节省机床设备和加工工时，大幅度节约金属原材料。曾侯乙墓尊盘底座为多条相互环绕纠缠的龙，它们首尾相连，上下交错，形成中间镂空的多层云纹状图案，这些图案用普通锻造工艺很难制造出来，而用失蜡法锻造工艺，可以利用石蜡没有强度、易于雕刻的特点，用普通工具就可以雕刻出与所要得到的曾侯乙墓尊盘一样的石蜡材质的工艺品，然后再附加浇注系统，涂料、脱蜡、浇注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盘。

  熔模精密锻造是在古代蜡模锻造的基础上发展起来的。此外，金属型模具固然采用了耐热合金钢，但耐热能力仍有限，一般多用于铝合金、锌合金、镁合金的锻造，在铜合金锻造中已较少应用，而用于玄色金属锻造就更少了。

   压力消失模锻造技术是消失模锻造技术与压力凝固结晶技术相结合的锻造新技术，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，并通入一定压力的气体，使金属液在压力下凝固结晶成型的锻造方法。消失模锻造是一种近无余量、精确成形的新技术，它不需要合箱取模，使用无粘结剂的干砂造型，减少了污染，被以为是21世纪最可能实现绿色锻造的工艺技术。其后这种提高前辈的锻造工艺得到巨大的发展，接踵在航空、汽车、机床、船舶、内燃机、气轮机、电讯仪器、武器、医疗器械以及刀具等制造产业中被广泛采用，同时也用于工艺美术品的制造。此外，压铸件的机械切削加工余量也应取得小一些，一般在0.5mm左右，既可减轻铸件重量、减少切削加工量以降低本钱，又可避免穿透表面致密层，露出皮下气孔，造成工件报废。

   熔模锻造方法的另一长处是，它可以锻造各种合金的复杂的铸件，特别可以锻造高温合金铸件。真空低压消失模锻造技术的特点是：综合了低压锻造与真空消失模锻造的技术上风，在可控的气压下完成充型过程，大大进步了合金的锻造充型能力；与压铸比拟，设备投资小、铸件本钱低、铸件可热处理强化；而与砂型锻造比拟，铸件的精度高、表面粗拙度小、出产率高、机能好；反重力作用下，直浇口成为补缩短通道，浇注温度的损失小，液态合金在可控的压力下进行补缩凝固，合金铸件的浇注系统简朴有效、成品率高、组织致密；真空低压消失模锻造的浇注温度低，适合于多种有色合金。所以，航空产业的发展推动了熔模锻造的应用，而熔模锻造的精益求精和完善，也为航空产业进一步进步机能创造了有利的前提。当今广泛使用的铝合金压铸件，因为熔点较高，只能在冷室压铸机上出产。

   因为消失模锻造技术本钱低、精度高、设计灵活、清洁环保、适合复杂铸件等特点，符合新世纪锻造技术发展的总趋势，有着广阔的发展远景。热室压铸机自动化程度高，材料损耗少，出产效率比冷室压铸机更高，但受机件耐热能力的制约，目前还只能用于锌合金、镁合金等低熔点材料的铸件出产。这种锻造技术的特点是能够明显减少铸件中的缩孔、缩松、气孔等锻造缺陷，进步铸件致密度，改善铸件力学机能。

   我国事于上世纪五、六十年代开始将熔模锻造应用于产业出产。它具有消失模锻造中的样子容貌尺寸大、精密度高的特点，又有熔模精密锻造中结壳精度、强度等长处。该技术工艺过程是金属液浇入铸型后，泡沫塑料样子容貌气化，夹杂在冒口模型的悬浮剂（或将悬浮剂放置在样子容貌某特定位置，或将悬浮剂与EPS一起制成泡沫样子容貌）与金属液发生物化反应从而进步铸件整体（或部门）组织机能。当时航空喷气发念头的发展，要求制造象叶片、叶轮、喷嘴等外形复杂，尺寸精确以及表面光洁的耐热合金零件。又由于金属型的模具受模具材料尺寸和型腔加工设备、锻造设备能力的限制，所以对特别大的铸件也显得无能为力。因此，在大批量出产有色金属的中、小铸件时，只要铸件材料的熔点不外高，一般都优先选用金属型锻造。该技术可以进步铸件致密度、减少偏析、进步尺寸精度和铸件机能。

   失蜡法锻造现称熔模精密锻造，是一种少切削或无切削的锻造工艺，是锻造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。金属型的铸件不但尺寸精度好，表面光洁，而且在浇注相同金属液的情况下，其铸件强度要比砂型的更高，更不轻易损坏。

   金属型既可采用重力锻造，也可采用压力锻造。此外，型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成，与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。金属型的铸型模具能反复多次使用，每浇注一次金属液，就获得一次铸件，寿命很长，出产效率很高。如喷气式发念头的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。否则，铸件内部气孔在作上述处理加热时，将遇热膨胀而致使铸件变形或鼓泡。 

   消失模锻造技术（EPC或LFC）是用泡沫塑料制作成与零件结构和尺寸完全一样的实型模具，经浸涂耐火粘结涂料，烘干后进行干砂造型，振动紧实，然后浇入金属液使样子容貌受热气化消失，而得到与样子容貌外形一致的金属零件的锻造方法。

   熔模锻造最大的长处就是因为熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度，所以可减少机械加工工作，只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可，甚至某些铸件只留打磨、抛光余量，不必机械加工即可使用。对小批量出产而言，分摊到每件产品上的模具用度显著过高，一般不易接受。与普通熔模锻造比拟，其特点是泡沫塑料模料本钱低廉，样子容貌粘接组合利便，气化消失轻易，克服了熔模锻造模料轻易软化而引起的熔模变形的题目，可以出产较大尺寸的各种合金复杂铸件

   半固态消失模锻造技术是消失模锻造技术与半固态技术相结合的新锻造技术，因为该工艺的特点在于控制液固相的相对比例，也称转变控制半固态成形。

   压制熔模时，采用型腔表面光洁度高的压型，因此，熔模的表面光洁度也比较高。用熔模锻造工艺出产不仅可以做到批量出产，保证了铸件的一致性，而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。该方法是将用发泡模具制作的与零件外形一样的泡沫塑料样子容貌表面涂上数层耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的泡沫塑料样子容貌燃烧气化消失而制成型壳，经由焙烧，然后进行浇注，而获得较高尺寸精度铸件的一种新型精密锻造方法。

   因为耐热合金材料难于机械加工，零件外形复杂，以致不能或难于用其它方法制造，因此，需要寻找一种新的精密的成型工艺，于是鉴戒古代流传下来的失蜡锻造，经由对材料和工艺的改进，现代熔模锻造方法在古代工艺的基础上获得重要的发展。

   压铸是在压铸机长进行的金属型压力锻造，是目前出产效率最高的锻造工艺。它不仅合用于各种类型、各种合金的锻造，而且出产出的铸件尺寸精度、表面质量比其它锻造方法要高，甚至其它锻造方法难于铸得的复杂、耐高温、不易于加工的铸件，均可采用熔模精密锻造铸得。

   压铸机分为热室压铸机和冷室压铸机两类。作为文明古国，中国事使用这一技术较早的国家之一，远在公元前数百年，我国古代劳动人民就创造了这种失蜡锻造技术，用来锻造带有各种精细花纹和文字的钟鼎及器皿等制品，如年龄时的曾侯乙墓尊盘等。但是，金属型锻造也有一些不足之处：由于耐热合金钢和在它上面做出中空型腔的加工都比较昂贵，所以金属型的模具用度不菲，不外总体和压铸模具用度比起来则便宜多了。因而在小批量及大件出产中，很少使用金属型锻造。

消失模悬浮锻造技术是消失模锻造工艺与悬浮锻造结合起来的一种新型实用锻造技术。

   真空低压消失模锻造技术是将负压消失模锻造方法和低压反重力浇注方法复合而发展的一种新锻造技术。所以，熔模铸件的表面光洁度比一般锻造件的高，一般可达Ra.1.6~3.2μm.

   熔模铸件尺寸精度较高，一般可达CT4-6（砂型锻造为CT10~13，压铸为CT5~7），当然因为熔模锻造的工艺过程复杂，影响铸件尺寸精度的因素较多，例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等，所以普通熔模铸件的尺寸精度固然较高，但其一致性仍需进步（采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要进步良多）。