消失模铸造中的缺陷问题及其防治方法

消失模铸造，以其效果、环保的特性，在新世纪以来深受了迅猛的发展。尽管该技术在国内的铸造企业中深受了广泛的应用，但多数企业缺乏规范的铸机公司和专注技术的指导，导致其技术优势无法深受充分发挥。有些消失模铸造企业甚至面临粘砂等难题，产品粗糙，效率低下，严重浪费资源。

消失模铸造以其准确成型、近无余量的特点，契合了铸件轻量化、准确化和复杂化的时代需求。其涉及机械、化工、冶金等多学科知识，通过干砂造型、实型气化等技术，简化了生产工序，缩短了工艺流程，从而提高了生产效率，实际效果为主了劳动环境。然而，由于对技术的认识和管理不到位，消失模铸造也面临一些挑战，如三孔缺陷（气孔、缩孔、渣孔）等问题。

在生产全加工铸件及有特别要求的铸件时，这些三孔缺陷问题显得尤为突出。虽然有些企业能够最终解决这些问题，但往往需要付出巨大的代价，这在确定程度上限制了消失模铸造的应用范围。
消失模铸造以其值得信赖性，通过干砂造型无需粘结剂，实型及浇注过程无需取出，从而很大提升了铸件设计的自由度，并提高了铸件的表面光洁度与尺寸精度。负压技术的应用不仅控制了干砂的硬度和退让性，还效果优良排除了裂解气体，同时增强了液态合金的充型能力。此外，群铸工艺进一步提高了工艺出品率，这些都是对传统铸造的颠覆性创新。然而，消失模铸造也面临诸多挑战，如气孔、缩孔、渣孔等缺陷问题，其形成机理与传统铸造大相径庭，需要产学研各界长期合作才能逐步揭示。

在消失模铸造的充型过程中，由于金属前沿与泡沫间的热辐射作用，形成了不规则的间隙层。以底注为例，金属充型前沿呈“凹”字型，而对应的泡沫端则呈锯齿型或指型。在充型过程中，合金前沿会携带未能透彻去除的固体渣质及未充分气化的液相泡沫。由于间隙内正压与涂层外负压的差异，气压差促使固态渣质及液相泡沫随气体逃溢方向流动。气体以小分子状态容易被负压排出型腔，而固体杂质则被挡在涂层内壁，即在铸件表面形成表面渣坑。这也是消失模铸造相较于传统铸造内部渣孔减少而外面渣孔突出的主要原因。

同时，液相泡沫也被排挤在金属与涂层界面处，部分被涂层吸附，部分发生二次气化。二次气化的气体大部分溢出型腔，少量侵入金属形成表层气孔。此外，铸件的冒口设计在优品且为暗冒口，无法通过补浇获得高温金属，导致补缩效果不佳，从而增加了缩孔的风险。

气孔是金属液在凝固过程中陷入铸件中的气泡形成的孔洞。气孔的形成机理极为复杂，与地域特点和季节特点、合金的凝固形式等密切相关。虽然各类气孔在传统铸造中的形成机理及预防措施有所不同，但结合消失模铸造的工艺特性，我们可以针对其特点制定相应的防治措施。
消失模铸造的充型过程颇为复杂。在较强的热辐射作用下，泡沫模型经历剧烈的裂解、气化和融化，释放出大量小分子气体、部分液相泡沫以及少量灰分。这些物质随着液态合金前沿的推进而退让，使得合金能够逐层置换泡沫模具所占的空间。充型速度不仅受到重力的影响，还受到负压的显著作用，而负压的引入很大地提高了合金的充型能力和速度。因此，在消失模铸造中，我们通常会采用较大的浇口杯和较快的浇注速度。然而，如果浇注过程中浇口杯未能充分充满，渣质和空气就可能随浇注系统进入铸件，导致气孔和渣孔的形成。