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熔模精密鑄造 一門古老工藝的復興
發(fā)布時間：
2017-11-10 14:23
失蠟法鑄造現(xiàn)稱熔模鑄造，是一種少切削或無切削的鑄造工藝，是鑄造行業(yè)中的一項優(yōu)異的工藝技術(shù)，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(chǎn)出的鑄件尺寸精度、表面質(zhì)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，均可采用熔模鑄造鑄得。
熔模鑄造是在古代蠟模鑄造的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。作為文明古國，中國是使用這一技術(shù)較早的國家之一，遠在公元前數(shù)百年，我國古代勞動人民就創(chuàng)造了這種失蠟鑄造技術(shù)，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，就可以精美的曾侯乙墓尊盤。
現(xiàn)代熔模鑄造方法在工業(yè)生產(chǎn)中實際應用是在二十世紀四十年代。當時航空噴氣發(fā)動機的發(fā)展，要求制造象葉片、葉輪、噴嘴等形狀復雜，尺寸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，需要尋找一種新的的成型工藝，于是借鑒古代流傳下來的失蠟鑄造，經(jīng)過對材料和工藝的改進，現(xiàn)代熔模鑄造方法在古代工藝的基礎(chǔ)上獲得重要的發(fā)展。所以，航空工業(yè)的發(fā)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(yè)進一步提高性能創(chuàng)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(yè)生產(chǎn)。其后這種先進的鑄造工藝巨大的發(fā)展，相繼在航空、汽車、機床、船舶、內(nèi)燃機、氣輪機、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。
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(簡稱熔模或模型)，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，將鑄型放入焙燒爐中經(jīng)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(jīng)焙燒后，于其中澆注熔融金屬而鑄件。
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(jié)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(nèi)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。
熔模鑄造的優(yōu)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(jié)省機床設(shè)備和加工工時，大幅度節(jié)約金屬原材料。
熔模鑄造方法的另一優(yōu)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(fā)動機的葉片，其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔，用機械加工工藝幾乎無法形成。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)不僅可以做到批量生產(chǎn)，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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