熔模铸造工艺技术及应用现状分析

我国是熔模铸造技术的发源地之一，熔模铸造技术早在2500年以前已经成熟，有很多各个时期的熔模铸造精品被保存下来，如1978年湖北省随县出土的曾侯乙墓的尊和盘就是早期熔模铸造的代表作。

我国的熔模铸造工业是20世纪50年代才建立的，半个多世纪中有过三次较大的发展：①在前苏联技术指导下，20世纪60年代建成了一批熔模铸造工厂及车间，其对机械制造业发展起到了积极作用；②20世纪70年代，从西方国家引进了成套生产、检测设备和技术专利，使航空业熔模铸造有了很大的进展，能生产无余量精铸空心叶片、定向凝固叶片、单晶叶片、涡轮叶片及整体复杂精铸件；③20世纪90年代，外资及技术的引进，迅速形成了一批出口精铸件的工厂，并使熔模铸件走向了国际市场。

我国熔模铸造存在着两种不同工艺水平的工厂，其工艺技术有着不同的特色。

第一种工艺技术，即采用低质量的模料（如石蜡-硬脂酸模料）、低压制模、水玻璃型壳、热水脱蜡、慢速大气熔炼浇注工艺，该工艺简称为水玻璃型壳精铸工艺。用此工艺生产的铸件尺寸精度为IT7～9、表面粗糙度为Ra6.3～25μm，达不到国际熔模铸件的水平。但这种工艺的设备投资小，原辅材料价格低，生产周期较短，它所生产的精铸件比砂铸件（如树脂砂）生产的件质量要好，特别是生产复杂零件时，用蜡模不必取模，型壳一次性整体形成，铸件无分型面和芯头形成的飞边，尺寸精确，表面光洁，用其代替树脂砂铸钢件制作汽车、挖掘机械零件等，效果良好。该工艺多年来在国内已形成较稳定的市场，所生产的碳钢和低合金钢精铸件多用于载重汽车、拖拉机、农业机械、农用运输车、工程机械、运输机械、摩托车、阀和泵、机床、轧钢设备、集装箱等零件上，其中40%产品为汽车、拖拉机零件。近年来，一些工厂的产品已出口到美、欧、日等。

由于我国技术人员的研究开发，该工艺在模料、制壳材料、制壳工艺、型壳质量、熔炼到铸件质量、检测各方面都有了进展。模料除石蜡硬脂酸外，还出现了一系列模料，如FOI、低分子聚乙烯模料等。制壳用水玻璃，特别是耐火材料从单一的石英粉、砂，发展到背层使用铝硅系耐火材料（高岭土熟料、铝矾土熟料等），使型壳高温强度有很大提高，巨使型壳从必须填砂焙烧浇注，发展到可单壳焙烧浇注（即由低强度型壳发展到高强度型壳），极大地降低了能耗，提高了生产率，改善了劳动条件，推动了该工艺的推广使用。另外，从单一的氯化铵硬化剂到多种硬化剂和复合硬化剂的广泛使用以及制壳工艺的优化等均使水玻璃型壳的质量有了进一步的稳定和提高。同时，工艺和质量检测的健全又使铸件质量得到了提高。(www.xing528.com)

目前，我国水玻璃型壳工艺除生产十几千克以下精铸件外，还大量用于生产几十千克，甚至大到上百千克的精铸件。另外，从制模、制壳到焙烧浇注的机械化，使得该工艺能大批量生产低成本的汽车、拖拉机等的零件，人均生产率可达10～20t/a，铸件废品率为3%～5%。

几年来，在水玻璃型壳基础上形成的复合型壳，即前一层使用硅溶胶，后几层使用水玻璃的制壳工艺，已成功地生产出不锈钢精铸件。可见，这种工艺具有很强的生命力。

第二种工艺技术，即采用高质量模料、高压制模、硅溶胶或硅酸乙酯型壳、蒸气脱蜡、快速大气或真空熔炼浇注工艺，简称硅溶胶或硅酸乙酯型壳精铸工艺。该工艺能生产尺寸精度达IT4～6、表面粗糙度为Ra0.8～3.2μm的精密铸件。这种工艺也是全世界各国普遍使用的精铸工艺技术，产品质量达国际熔模铸件水平。按产品分，这类工艺技术的工厂可分为两种，一种生产一般机器件，一种生产航空航天件。生产一般机器件的工厂的产品90%以上出口到国际市场，多为不锈钢、碳钢和合金钢制作的管类配件、阀门、五金件、高尔夫球头、马具、工具、缝纫机配件、各种机械零件及灯饰铜精铸铸件。这些工厂基本上采用硅溶胶型壳工艺。生产航空航天件的工厂的产品为高温合金、钛合金及铝合金制作的复杂精铸件，如航空发动机、飞机构件、汽轮机叶片和工业增压器零件等。值得指出的是，我国在钛合金精密技术、定向凝固和单晶技术、过滤技术、水溶性型芯、陶瓷型芯、金属材质改进等方面都有很多研究，也有较高的水平。

对国际上出现的新技术，我国都很重视，如20世纪80年代出现的快速成型技术，我国在20世纪90年代开展了多方面的研究，并在熔模铸造业中进行了试用。又如我国对计算机应用也很重视，熔模铸造计算机凝固模拟、工艺工装设计CAD、计算机企业管理等均已在生产中应用。