熔模精密鑄造工藝發(fā)展

現(xiàn)代熔模精密鑄造是在古代蠟?zāi)＞荑T造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。二戰(zhàn)時期，駐云南保山的盟軍技術(shù)專家見到當(dāng)?shù)厝擞眠@種方法制造工藝品深受啟發(fā)，將其改進(jìn)并用到機(jī)械構(gòu)件的生產(chǎn)上，從此該種技術(shù)在世界各地迅速得到發(fā)展?，F(xiàn)代熔模精密鑄造方法在工業(yè)生產(chǎn)中得到實際應(yīng)用是在20世紀(jì)40年代。當(dāng)時航空噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展，要求制造像葉片、葉輪、噴嘴等形狀復(fù)雜，尺寸精確以及表面光潔的耐熱合金零件。由于耐熱合金材料難于機(jī)械加工，零件形狀復(fù)雜，以致不能或難于用其它方法制造，因此需要尋找一種新的精密的成型工藝，于是借鑒古代流傳下來的失蠟精密鑄造，經(jīng)過對材料和工藝的改進(jìn)，現(xiàn)代熔模精密鑄造方法在古代工藝的基礎(chǔ)上獲得重要的發(fā)展。航空工業(yè)的發(fā)展推動了熔模精密鑄造的應(yīng)用，而熔模精密鑄造的不斷改進(jìn)和完善也為航空工業(yè)進(jìn)一步提高性能創(chuàng)造了有利的條件。 其后這種先進(jìn)的精密鑄造工藝得到巨大的發(fā)展，相繼在航空、汽車、機(jī)床、船舶、內(nèi)燃機(jī)、氣輪機(jī)、電訊儀器、武器、醫(yī)療器械以及刀具等制造工業(yè)中被廣泛采用，同時也用于工藝美術(shù)品的制造。 近十年來，熔模精密鑄造一直以較高的速度向前發(fā)展著。世界各主要工業(yè)國平均以7%～12%的速度遞增，特殊用途的鑄件將以30%的驚人速度遞增，從而推動了熔模精密鑄造蠟開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。

熔模鑄造用蠟開發(fā)進(jìn)展

精密鑄造蠟是在熔模精密鑄造中制造零件鑄模的專用材料，是決定鑄件質(zhì)量的重要因素之一。熔模鑄造用蠟品種主要有低溫模料、中溫模料和高溫模料，主要使用的模料是低溫模料和中溫模料。我國進(jìn)口的模料也主要是中溫模料。

美國熔模鑄造技術(shù)水平較高，得益于三大支柱，即先進(jìn)的技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的原材料和嚴(yán)格認(rèn)真的操作。如美國熔模鑄造廠每次使用的模料均是模料廠生產(chǎn)的新模料。熔模鑄造廠不對使用過的模料回收處理，回收的模料送到模料專業(yè)生產(chǎn)廠統(tǒng)一處理。由于模料廠出廠的模料質(zhì)量較高且均一，保障了熔模鑄造廠蠟?zāi)５某叽缇群捅砻尜|(zhì)量，蠟的灰分和雜質(zhì)也得到了控制。國外通常有專業(yè)公司，匯集相關(guān)技術(shù)專業(yè)生產(chǎn)熔模鑄造模料。所生產(chǎn)的模料具有穩(wěn)定性好、收縮率低、表面光潔、強(qiáng)度高、成型性好并針對不同的零件生產(chǎn)不同性能的模料。國外所生產(chǎn)的模料種類有加填料模料和非加填料模料，并細(xì)分為模型用蠟、修補(bǔ)蠟、可乳化蠟、澆口用蠟、嵌封用蠟的粘結(jié)蠟等。

近幾年來，我國許多單位研制成功了許多系列模料且產(chǎn)品質(zhì)量較高。我國北京正大德技術(shù)開發(fā)中心研制生產(chǎn)了WMⅡ系列模料。該系列模料品種多，可提供用于不同制殼材料、不同脫蠟溫度、不同尺寸形狀的模料，可用于替代進(jìn)口產(chǎn)品。上海市金山模料廠生產(chǎn)WM系列模料，十余個品種，年產(chǎn)量約200噸。沈陽鑄造研究所研制生產(chǎn)F-01等中溫模料和填料模料。另外，沈陽風(fēng)動工具廠、北京油泵油嘴廠、太原晉西機(jī)械廠和成都化工所也生產(chǎn)質(zhì)量較高的蠟基中溫模料。

國外熔模鑄造用蠟的生產(chǎn)品種主要有美國生產(chǎn)的CL-162系列和Master系列模料、英國Dussek Campbell公司生產(chǎn)的Castylene系列模料、日本生產(chǎn)的K系列模料(如K512)和前蘇聯(lián)生產(chǎn)的P-3模料等。

模料性能的優(yōu)劣是由其配方?jīng)Q定的，因此各生產(chǎn)廠非常重視模料配方的研究。

這種方法古代已經(jīng)有了，在遙遠(yuǎn)的公元前數(shù)百年，我國古代勞動人民就創(chuàng)造了這種失蠟精密鑄造技術(shù)，用來精密鑄造帶有各種精細(xì)花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品。根據(jù)專家鑒定，我國出土的殷商時期的青銅器和春秋時的曾侯乙墓尊盤等的制造就使用了這種很巧妙的技術(shù)。曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍，首尾相連，上下交錯，形成中間鏤空的多層云紋狀圖案。這些圖案用普通精密鑄造工藝很難制造出來，而用失蠟法精密鑄造工藝，可以利用石蠟沒有強(qiáng)度、易于雕刻的特點，用普通工具就可以雕刻出與所要得到的曾侯乙墓尊盤一樣的石蠟材質(zhì)的工藝品，然后再附加澆注系統(tǒng)，涂料、脫蠟、澆注，就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤。 在金屬首飾以及很多非金屬工藝品的制造上，使用這種方法也是源遠(yuǎn)流長，至今仍然是很多首飾和工藝品生產(chǎn)的主要方法。

我國于20世紀(jì)五六十年代開始將熔模精密鑄造應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。與國外相比，國內(nèi)熔模精密鑄造工業(yè)生產(chǎn)較早，但模料精密鑄造蠟的開發(fā)相對滯后。90年代以前，我國熔模制造廠大都采用石蠟硬脂酸模料、水玻璃型殼工藝，生產(chǎn)質(zhì)量要求不高的熔模鑄件。2006年前，全國該類精鑄廠約有1350家，年產(chǎn)15萬噸鑄件，消耗以石蠟硬脂酸為主要組分的精密鑄造蠟約3750噸。

2007年國內(nèi)部分地區(qū)精密鑄造蠟用量如下：

熔模精密鑄造工藝西北地區(qū)

寧夏、西安地區(qū)低溫精密鑄造蠟用量約500～800噸/年，中溫精密鑄造蠟100～200噸/年。其中，寧夏吳忠儀表廠和西安航空發(fā)動機(jī)有限公司低溫精密鑄造蠟自己調(diào)制，中溫精密鑄造蠟主要靠進(jìn)口。

熔模精密鑄造工藝華東地區(qū)

低溫精密鑄造蠟市場用量較大，在1000～2000噸/年左右，中溫精密鑄造蠟用量約100～300噸/年，主要為國外加工鑄件，鑄造蠟以臺灣地區(qū)較多。

熔模精密鑄造工藝中原地區(qū)

熔模精密鑄造企業(yè)較少，以低溫精密鑄造蠟為主，大多為自調(diào)產(chǎn)品，洛陽第一拖拉機(jī)廠用量100多噸/年。

加上其它地區(qū)，精密鑄造蠟國內(nèi)市場容量達(dá)到5000噸/年。

我國大部分熔模鑄造廠使用的模料是熔模鑄造廠自制的石蠟——硬脂酸低溫模料。其質(zhì)量低、成本高，且嚴(yán)重影響鑄件質(zhì)量的提高，所生產(chǎn)的鑄件在國際市場上競爭力小。然而，我國許多熔模鑄造生產(chǎn)廠希望生產(chǎn)的鑄件用于出口。鑄件要出口，就要提高鑄件產(chǎn)品質(zhì)量。因此，一方面需要先進(jìn)的熔模鑄造設(shè)備，另一方面需要高質(zhì)量的模料。顯然，熔模鑄造生產(chǎn)廠自給自足式的模料生產(chǎn)辦法是很難生產(chǎn)出高質(zhì)量的模料，因而此狀況與現(xiàn)代化的大生產(chǎn)相矛盾。近年來，我國引進(jìn)了許多現(xiàn)代化的熔模精鑄設(shè)備和高質(zhì)量的模料，而且隨著與海外的往來與日俱增，進(jìn)口模料品種、規(guī)格日益增多。由此可見，我國模料的生產(chǎn)面臨著改進(jìn)模料產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大模料品種等艱巨任務(wù)與挑戰(zhàn)。

隨著熔模精密鑄造工藝的進(jìn)展，不僅從最初使用的石蠟松香基低溫模料發(fā)展到石蠟樹脂基多元模料上來，而且呈現(xiàn)出多品種、系列化的趨勢。特別是合成高分子工業(yè)的發(fā)展，為復(fù)合出性能優(yōu)良的模型蠟提供了許多可供選擇的添加劑。不過，由于傳統(tǒng)使用習(xí)慣和對產(chǎn)品公差的考慮以及成本因素的影響，許多使用鑄造蠟的廠家都盡可能維持原來的供貨者（進(jìn)口商），不敢輕易更換蠟材料。

所以，在市場上既可以看到性能很先進(jìn)的模型蠟材料，也可以看到仍然使用天然動植物蠟做鑄造蠟的情況。蠟材料的品種五花八門。一些廠家粗制亂造，根本不考慮產(chǎn)品的應(yīng)用和使用效果，還有部分的鑄造廠家由于對模型蠟的要求不高，干脆自己配制蠟材料，以致終端產(chǎn)品的壞品率居高不下。相信隨著時間的推移，性能相對低劣的模型蠟材料會被逐漸淘汰，市場混亂的情況將得到好轉(zhuǎn)。2100433B

熔模精密鑄造獲得的產(chǎn)品精密、復(fù)雜，接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝，是鑄造行業(yè)中一項優(yōu)異的工藝技術(shù)，其應(yīng)用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造，而且生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量比其他鑄造方法要高，甚至其他鑄造方法難于鑄得的復(fù)雜、耐高溫、不易于加工的鑄件，均可采用熔模精密鑄造鑄得。

目前世界的熔模精密鑄造成形工藝發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛，從目前的態(tài)勢看，未來該工藝將來的發(fā)展趨勢是鑄件產(chǎn)品越來越接近零部件產(chǎn)品，傳統(tǒng)的精鑄件只作為毛坯，已經(jīng)不適應(yīng)市場的快速應(yīng)變。零部件產(chǎn)品的復(fù)雜程度和質(zhì)量檔次越來越高，研發(fā)手段越來越強(qiáng)，專業(yè)化協(xié)作開始顯現(xiàn)，CAD、CAM、CAE的應(yīng)用成為零部件產(chǎn)品開發(fā)的主要技術(shù)。

從目前的發(fā)展情況分析，熔模精密鑄造技術(shù)的應(yīng)用面非常廣泛，未來其發(fā)展前景想當(dāng)廣闊。2100433B

熔模精密鑄造是指用易熔材料制成可熔性模型，在其上涂覆若干層特制的耐火涂料，經(jīng)過干燥和硬化形成一個整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然后把型殼置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后將鑄型放入焙燒爐中經(jīng)過高溫焙燒，鑄型或型殼經(jīng)焙燒后，于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。