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簡述熔模精密鑄造的發展概況


    失蠟法鑄造現稱熔模精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝,是鑄造行業中的一項優異的工藝技術,其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造,而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其它鑄造方法要高,甚至其它鑄造方法難于鑄得的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件,均可采用熔模精密鑄造鑄得。
  熔模精密鑄造是在古代蠟模鑄造的基礎上發展起來的。作為文明古國,中國是使用這一技術較早的國家之一,遠在公元前數百年,我國古代勞動人民就創造了這種失蠟鑄造技術,用來鑄造帶有各種精細花紋和文字的鐘鼎及器皿等制品,如春秋時的曾侯乙墓尊盤等。曾侯乙墓尊盤底座為多條相互纏繞的龍,它們首尾相連,上下交錯,形成中間鏤空的多層云紋狀圖案,這些圖案用普通鑄造工藝很難制造出來,而用失蠟法鑄造工藝,可以利用石蠟沒有強度、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的工藝品,然后再附加澆注系統,涂料、脫蠟、澆注,就可以得到精美的曾侯乙墓尊盤。
  現代熔模鑄造方法在工業生產中得到實際應用是在二十世紀四十年代。當時航空噴氣發動機的發展,要求制造象葉片、葉輪、噴嘴等形狀復雜,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械加工,零件形狀復雜,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鑄造,經過對材料和工藝的改進,現代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎上獲得重要的發展。所以,航空工業的發展推動了熔模鑄造的應用,而熔模鑄造的不斷改進和完善,也為航空工業進一步提高性能創造了有利的條件。
  我國是于上世紀五、六十年代開始將熔模鑄造應用于工業生產。其后這種先進的鑄造工藝得到巨大的發展,相繼在航空、汽車、機床、船舶、內燃機、氣輪機、電訊儀器、武器、醫療器械以及刀具等制造工業中被廣泛采用,同時也用于工藝美術品的制造。
  所謂熔模鑄造工藝,簡單說就是用易熔材料(例如蠟料或塑料)制成可熔性模型(簡稱熔?;蚰P停?,在其上涂覆若干層特制的耐火涂料,經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過高溫焙燒(如采用高強度型殼時,可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒),鑄型或型殼經焙燒后,于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。
  熔模鑄件尺寸精度較高,一般可達CT4-6(砂型鑄造為CT10~13,壓鑄為CT5~7),當然由于熔模鑄造的工藝過程復雜,影響鑄件尺寸精度的因素較多,例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等,所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高,但其一致性仍需提高(采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多)。
  壓制熔模時,采用型腔表面光潔度高的壓型,因此,熔模的表面光潔度也比較高。此外,型殼由耐高溫的特殊粘結劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成,與熔融金屬直接接觸的型腔內表面光潔度高。所以,熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高,一般可達Ra.1.6~3.2μm。
  熔模鑄造最大的優點就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度,所以可減少機械加工工作,只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可,甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量,不必機械加工即可使用。由此可見,采用熔模鑄造方法可大量節省機床設備和加工工時,大幅度節約金屬原材料。
  熔模鑄造方法的另一優點是,它可以鑄造各種合金的復雜的鑄件,特別可以鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發動機的葉片,其流線型外廓與冷卻用內腔,用機械加工工藝幾乎無法形成。用熔模鑄造工藝生產不僅可以做到批量生產,保證了鑄件的一致性,而且避免了機械加工后殘留刀紋的應力集中。

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