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机械振动在消失模铸造中的应用现状及发展消失模铸造是一中近净形的铸造技术，相对砂型铸造有工艺简单、生产周期短、成本低、精华毛坯等优点，被誉为“21世纪的绿色铸造技术”,我国消失模铸件产量居世界第一，具有非常广阔的应用前景[1-6]。随着我国消失模铸造技术的日益发展，新上的生产厂家已达近千家，研究单位也越来越多[7]。由于消失模铸造用泡沫模样做型腔，在其消失过程中容易造成增碳、夹杂和气孔等缺陷[8-9]。采用干砂造型使金属液的凝固时间加长，造成铸件晶粒粗大、力学性能降低[10-13]。因此，研究使铸件晶粒细化的实用新工艺有很大的意义。机械振动方法是在消失模铸造过程中施加一定得振幅和频率，使铸件在凝固过程中晶粒得到细化[14-16]。应用机械振动的方法可以促进金属液的流动、杂质的排出，利于形成组织致密力学性能好的铸件[17-18]，因此研究和开发使用的机械振动工艺有重要的学术意义和经济价值。在金属液凝固过程中施加机械振动不仅能增大过冷度来还能通过打碎正在生长的枝晶以及熔断枝晶臂的机理来使晶粒得到细化。振动还有助于提高金属液的充型能力。振动施加的越早对细化晶粒的成效越显著，因此在浇注之前即施加振动。要想使振动起到上述作用施加合理的振动参数是至关重要的，振动加速度过小起到的作用太小，过大容易引起塌箱、铸件变形、金属液紊流、夹杂和粘砂等问题。一般加速度在1g～4g之间[19]。国内在振动频率方面的研究大多为低频振动。1研究现状国外对振动凝固理论研究的比较成熟，研究显示机械振动在金属凝固过程中起晶粒细化、补缩、增加致密度和提高力学性能的作用。我国在机械振动对铸件凝固的影响研究上起步较晚，国内从事这方面研究的主要有华中科技大学、太原理工大学、吉林大学和河南科技大学等。关于振动细化晶粒的理论有许多种解释，主要是结晶游离理论、均匀冷却理论、剧烈扰动理论、粘性剪切理论和应力破碎枝晶等理论，研究表明破碎枝晶理论起主要作用[20]。潘迪、樊自田等认为，机械振动能有效改善ZL101的致密度、针孔率、细化晶粒、延伸率和抗拉强度[21]。宗晓明、肖伯涛等认为，机械振动可以显著增加球墨铸铁中球墨的数目，提高了石墨球的均匀性[22]。侯文生等认为，机械振动能使铝合金铸件的晶粒显著细化，全部变为等轴晶提高铸件的综合力学性能[23]。2应用现状以机械振动改善金属液结晶条件在消失模工业生产中应用尚处在研究阶段，还未在生产中得到应用。2.1黑色合金我国消失模在生产铸铁件上的应用较广泛而且发展比较迅速，而且市场前景也很广阔。但应用振动提高铸件力学性能的企业几乎没有。研究表明，在球墨铸铁凝固过程中施加机械振动能显著地增加石墨球数目，减少石墨球体积，并且使石墨球的分布更加均匀。但振动条件下凝固对石墨球的圆整度有待进一步的研究。2.2有色合金消失模技术在有色金属上应用所占的比例较小，但市场的发展潜力是十分巨大的。在有色合金铸件消失模生产中，机械振动主要是通过细化晶粒来提高力学性能。该方法在实验室中研究的比较成熟，要应用在大批量的生产上还存在一定的问题，容易引起气孔、夹杂、粘砂和塌箱造成过高的废品率，不合理的振动参数无法达到铸件预期的质量，需要做进一步的探索。3消失模机械振动的适用范围每一种铸造技术都不是完美的，消失模机械振动工艺也存在诸多问题。在铸件凝固过程中施加振动对涂料的抗震性能要求提高，激振力过大容易造成塌箱、夹砂等缺陷。3.1振动对不同材质铸件的影响通过金属结晶理论知道，在任何一种金属的结晶过程中施加振动对结晶都是有利的。在条件具备、工艺合理的情况下均可采用振动凝固。但是不同的金属平衡结晶温度不同，结晶区间有大有小。在铸件凝固过程中结晶区间大的材质结晶时间长，受振动的影响时间也较长，振动所起的效果就显著，反之振动效果就差[24]。3.2振动对薄壁铸件的影响振动可以使金属液的粘度降低，流动性提高，有助于减少浇不足、冷隔的出现，并且使外观质量更好。但薄壁件浇注后冷却速度快，结晶时间短，使得振动带来的晶粒细化效果不明显。振动对一些薄壁铸件的力学性能提高不明显。3.3振动和浇注顺序的影响铸件浇注完后开始施加振动和浇注前开始施加振动，取得的效果是不同的。铸件浇注后表层及薄壁处的冷却速度是最快的，在短短数秒间其温度便降低到固相线附近。而一个数百公斤的中等铸件的浇注时间在几十秒至数百秒之间。倘若在浇注完后再施加振动，对一些薄壁件和中小件已错过最佳时机，厚大铸件的内部温度虽然很高,但表层依然凝固，振动会造成内部和表层结构不同，力学性能存在差异，无法达到施加振动的目的。4生产上的实用性机械振动不仅可以使消失模铸件的晶粒细化，还可以提高金属液的充型性能。如果将机械振动凝固应用于消失模的工业化生产中，会有十分广阔的前景。在机械振动工艺工业化的道路上还存在很多的问题。改善铸件性能的工艺中振动参数较难控制，企业在生产中无法获得有效的振动参数；机械振动工艺对涂料提出更高的要求，涂料不仅要有好的透气性、涂挂性、流淌性还要有更高的强度，防止塌箱、粘砂和铸件变形等缺陷[25]。许多的消失模车间都备有振动紧实装置，通过升级改造并设置合理的工艺参数，就可达到提高铸件力学性能和增加成品率的效果。用机械振动来提高消失模铸件的质量是一种简单实用的工艺，易于实现机械化生产，其低廉的成本更适宜我国消失模行业的发展。5一些建议我国在机械振动在消失模上的应用研究起步晚，还不够成熟和完善。虽然在十几年的消失模铸造生产中积累了丰富的经验，铸件质量在不断提高。但相距日本、欧洲、美国等先进的国家的消失模铸造水平还有很大差距。要使机械振动技术在消失模铸造中广泛应用来改善铸件还有很长的路要走。（1）借鉴国外技术：美国和欧洲对机械振动在消失模上的应用研究比较成熟，并且已经应用于工业生产，实现了机械化的生产。通过借鉴国外的研究成果和生产技术可以加速我国消失模行业的发展。（2）加强理论和实用化研究：高校和研究所等机构加强对机械振动工艺的理论和实用化研究，研究机械振动与负压相结合的铸造技术对铸件质量的影响，探索机械振动与变质、孕育相结合的工艺方法，为工业化生产提供更多的理论支持。加强理论与实践的结合，让更多的研究成果实用化，加强高校、研究所与企业间的交流沟通。（3）企业加强对新技术的重视和人才培养：企业应响应国家政策的号召，要加强对新技术的重视。新技术的开发能提高企业产品质量，提升生产效率，增加产品附加值，降低生产成本。对提高企业综合竞争力有重要影响。所以企业应加大新技术开发的投入和相关人才的培养，以更好更快的发展。参考文献[1]梁光泽,李增民.中国实型(消失模)铸造的现状与展望.实型铸造及消失模铸造.2008,8:1072-1075[2]黄乃瑜，罗吉荣.面向21世纪的消失模铸造技术[J].特种铸造及有色合金.1998（4）：37-40[3]肖泽辉，罗吉荣.消失模铸造在中国的发展及其应用[J].铸造技术.2003（3）：168-169[4]LESSITERJM.Expendablepatterncasting:stateoftheprocess[J].ModernCasting,1994(1):36-38.[5]SandM,ShivkumarS.EPSMolecularWeightandFoamDensityEffectsintheLostFoamProcess.JournalofMaterialsScience,2003,38:22333-2239[6]LiuJ,RamsayCW,AskelandDR.EffectsofFoamDensityandDensityGradientsonMetalFillintheLFCProcess.AFSTransactions,1997(105):435-442[7]李增民，李志勇.消失模铸造的关键技术[J].铸造技术.2002（5）：155-158[8]樊自田，等编著.先进材料成型技术与理论.北京：化学工业出版社，2006.9[9]樊自田，蒋文明，赵忠.铝镁合金振动压力消失模铸造技术[J].特种铸造及有色合金.2011:288-292[10]王元庆.浇注温度和机械振动对消失模铸造镁合金组织和力学性能的影响.铸造,2007（3）：266-269[11]吴国华.消失模铸造铝合金针孔研究.[华中理工大学博士论文].武汉：华中理工大学，2000[12]杨军生.干砂消失模铸造铝合金充型特性研究.[清华大学博士论文].北京：清华大学，1995[13]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，1999（6）：7-10[14]赵忠，成平.Al-Si-Mg-Y合金消失模铸造振动压力凝固的组织与性能[J].中国有的合金学报.2010（8）：1520-1525[15]田学峰.消失模铸造镁合金组织及性能研究.[华中科技大学博士论文].武汉华中科技大学，2005[16]王元庆，樊自田，李继强.消失模铸造AZ91D振动凝固及半固态热处理组织的演变[J].特种铸造及有色合金.2006,26（8）：506-509[17]韩富银，杨巧莲，赵浩峰.振动对Zn-27Al-Si合金组织性能的影响.太原理工大学学报.2004,35（3）：324-327[18]王红霞，张国平，许春香.机械振动对纯铝晶粒细化及凝固收缩的影响[J].铸造设备研究，2007（1）：28-31[19]赵忠.振动压力下铝（镁）合金消失模铸造组织性能研究.[博士学位论文].武汉：华中科技大学，2010[20]KocatepeK.EffectofLowFrequencyVibrationonPorosityofLM25andLM26Alloys.MaterialsandDesign,2007,28:1767-1775[21]潘迪，樊自田，赵忠.机械振动对ZL101消失模铸造组织及性能的影响[J].特种铸造及有色合金.2009（3）：290-292[22]宗晓明，肖波涛，龙威.振动对消失模铸造球墨铸铁石墨形态的影响[J].铸造,2011（12）：1205-1208[23]侯文生.振动对Al-Si合金凝固结晶的影响[J].铸造设备研究.2001（1）：16-18[24]OhnoA.TheSolidificationofMetals.ChijinShokanCo,1990:77-85[25]梁贺，李增民.消失模涂料概述.河北工业科技.2007（6）：374-382