消失模鑄造被鑄造界譽為“21世紀的鑄造”、“鑄造的綠色工程”。消失模鑄造工藝由于具有鑄件尺寸、表面粗糙度低、機械加工余量少、環(huán)境污染小等諸多優(yōu)點，被認為是一項很有發(fā)展前景的近凈型加工技術(shù)和清潔生產(chǎn)技術(shù)。由于影響消失模鑄造充型過程的因素較多，目前，其工藝設(shè)計缺乏系統(tǒng)的理論和經(jīng)驗公式，使得消失模鑄造技術(shù)的發(fā)展受到的限制。對于消失模鑄造的新產(chǎn)品，往往需要進行大量的試驗研究，才能確定合理的工藝方案。這樣不僅周期長，而且費時費力。因此，采用計算機對消失模鑄造過程進行數(shù)值模擬，可以觀察金屬的充型和凝固過程，研究各因素對消失模鑄造過程的影響，對諸如縮孔、縮松、夾渣、氣孔、裂紋等缺陷進行預(yù)測，有助于設(shè)計出合理的澆注工藝，為生產(chǎn)實踐提供指導(dǎo)。而在計算機數(shù)值模擬中，數(shù)學(xué)模型的合理與否對于整個數(shù)值模擬過程的度和計算量具有重要影響。
在消失模鑄造過程中，由于型腔被泡沫模樣占據(jù)，消失模鑄造的充型過程實際上是金屬液置換泡沫模樣的過程，與傳統(tǒng)鑄造的充型過程有本質(zhì)區(qū)別。在高溫金屬液的作用下，泡沫模樣要發(fā)生收縮、熔化、降解、氣化、裂解等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化，會降低金屬液充型前沿的溫度，產(chǎn)生大量的氣態(tài)和液態(tài)分 解產(chǎn)物，使得充型前沿與模樣間存在一氣隙層，氣隙層中的氣隙壓力對金屬液充型有阻礙作用，而氣隙層本身對金屬液充型有緩沖作用，導(dǎo)致充型速度減慢，充型時沿程熱損失增加。只有當分 解產(chǎn)物透過涂層逸出到型砂中，金屬液才能順利的充型。在這個過程中，金屬液的充型受到熱作用、化學(xué)作用和壓力作用的影響，與所選取的工藝參數(shù)有很大關(guān)系。泡沫模樣、涂層厚度、負壓度、澆注溫度、澆注系統(tǒng)以及靜壓頭、型砂透氣性等，對消失模鑄造的充型過程有很大影響。
①模樣材料對充型過程的影響
目前所用的模樣材料較多的是可發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)和可發(fā)泡聚甲基丙烯酸甲醋(EPMMA）。模樣分 解時需要消耗金屬液的能量，這與模樣材料的物理性質(zhì)和熱解性能有關(guān)，分 解產(chǎn)物的數(shù)量受到模樣材料的種類與密度大小的影響。
②涂層厚度對充型過程的影響
涂料的性能決定著金屬液與型砂的換熱、分 解產(chǎn)物排除的方式和速度。涂層的透氣性越好，分 解產(chǎn)物逸出受到的阻礙越小，金屬液的充型能力越好；涂層的絕熱性能越好，金屬液的熱損失就越小，金屬液充型能力越好。
③負壓度對充型過程的影響
研究表明，在澆注過程中，在砂箱上施加的真空負壓，一方面可以減少模樣的氣態(tài)產(chǎn)物數(shù)量，另一方面可以加速模樣氣、液態(tài)分 解產(chǎn)物逸出涂層及型砂的速度，使得金屬液前沿的氣隙壓力降低，能地提高金屬液的充型能力。但要防止附壁效應(yīng)的產(chǎn)生。
④澆注溫度對充型過程的影響
澆注溫度決定了模樣分 解產(chǎn)物的類型、數(shù)量、逸出機制，也影響金屬液前沿的溫降。由于模樣氣化需要消耗能量，會使金屬液前沿的溫度下降，澆注溫度越高，金屬液前沿的熱損失越小，有利于充型能力的提高。但當澆注溫度提高到溫度時，反而會降低充型能力，這與界面前沿的氣隙壓力有關(guān)。
⑤靜壓頭對充型過程的影響
金屬液的靜壓頭提供了金屬液充型及模樣分 解產(chǎn)物逸出涂層的驅(qū)動力。高的靜壓頭能使金屬液充型前沿的流動壽命增加，充型能力提高。直澆道高度提供了金屬液充型時的靜壓頭，在施加真空的情況下，真空對充型能力的影響是主要因素，靜壓頭的變化不與過多考慮，直澆道高度主要以模樣頂部吃砂量即可。
⑥澆注系統(tǒng)對充型過程的影響
有研究指出澆注系統(tǒng)各組元的截面積對充型的影響很小，內(nèi)澆口的尺寸、形式和數(shù)量對充型無明顯影響。澆注系統(tǒng)的較小截面積的位置和大小，以及澆道的比例大小對消失模充型過程有影響；同時內(nèi)澆道的數(shù)量要合適，避免內(nèi)澆口的流速過快。澆注系統(tǒng)的影響包括澆注方式、澆注組元截面比例、內(nèi)澆口的影響等。
⑦型砂透氣性對充型過程的影響
泡沫模樣熱解氣化后的分 解產(chǎn)物將逸出到砂型中，而砂型一般采用干砂造型。干砂的砂粒粒度對砂型的透氣性有決定作用。粒度過大的多角形型砂經(jīng)振動緊實后孔隙較少，因而透氣性差；相反，粒形圓整的型砂振動緊實后孔隙較大，透氣性較高。
與傳統(tǒng)的普通鑄造不同，由于鑄件型腔被泡沫模樣占據(jù)，消失模鑄造的充型過程受到泡沫模樣分 解速率及分 解產(chǎn)物逸出速率的動態(tài)平衡控制。相比之下，金屬液的流動速度減慢，充型能力降低，鑄造工作者對此進行了大量研究，在實際生產(chǎn)中，如果出現(xiàn)冷隔、澆不足等與充型能力有關(guān)的缺陷時，應(yīng)該根據(jù)消失模鑄造充型特點找出主要影響因素加以解決。

消失模鑄造充型特點及影響因素由光明機械編輯整理。