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熔模精密铸造工艺

发表时间:2022-07-28 09:37

熔模精密铸造工艺

熔模精密铸造工艺是指用蜡做成模型,在其外表包裹多层粘土、粘结剂等耐火材料,加热使蜡熔化流出,从而得到由耐火材料形成的空壳,再将金属熔化后灌入空壳,待金属冷却后将耐火材料敲碎得到金属零件,这种加工金属的工艺就叫熔模精密铸造,也称为熔模铸造或失蜡铸造。

折叠编辑本段起源

这种方法古代已经有了,在遥远的公元前数百年,我国古代劳动人民就创造了这种失蜡精密铸造技术,用来精密铸造带有各种精细花纹和文字的钟鼎及器皿等制品。根据专家鉴定,我国出土的殷商时期的青铜器和春秋时的曾侯乙墓尊盘等的制造就使用了这种很巧妙的技术。曾侯乙墓尊盘底座为多条相互缠绕的龙,首尾相连,上下交错,形成中间镂空的多层云纹状图案。这些图案用普通精密铸造工艺很难制造出来,而用失蜡法精密铸造工艺,可以利用石蜡没有强度、易于雕刻的特点,用普通工具就可以雕刻出与所要得到的曾侯乙墓尊盘一样的石蜡材质的工艺品,然后再附加浇注系统,涂料、脱蜡、浇注,就可以得到精美的曾侯乙墓尊盘。 在金属首饰以及很多非金属工艺品的制造上,使用这种方法也是源远流长,至今仍然是很多首饰和工艺品生产的主要方法。

折叠编辑本段发展

现代熔模精密铸造是在古代蜡模精密铸造的基础上发展起来的。二战时期,驻云南保山的盟军技术专家见到当地人用这种方法制造工艺品深受启发,将其改进并用到机械构件的生产上,从此该种技术在世界各地迅速得到发展。现代熔模精密铸造方法在工业生产中得到实际应用是在20世纪40年代。当时航空喷气发动机的发展,要求制造像叶片、叶轮、喷嘴等形状复杂,尺寸精确以及表面光洁的耐热合金零件。由于耐热合金材料难于机械加工,零件形状复杂,以致不能或难于用其它方法制造,因此需要寻找一种新的精密的成型工艺,于是借鉴古代流传下来的失蜡精密铸造,经过对材料和工艺的改进,现代熔模精密铸造方法在古代工艺的基础上获得重要的发展。航空工业的发展推动了熔模精密铸造的应用,而熔模精密铸造的不断改进和完善也为航空工业进一步提高性能创造了有利的条件。 其后这种先进的精密铸造工艺得到巨大的发展,相继在航空、汽车、机床、船舶、内燃机、气轮机、电讯仪器、武器、医疗器械以及刀具等制造工业中被广泛采用,同时也用于工艺美术品的制造。 近十年来,熔模精密铸造一直以较高的速度向前发展着。世界各主要工业国平均以7%~12%的速度递增,特殊用途的铸件将以30%的惊人速度递增,从而推动了熔模精密铸造蜡开发技术的发展。

熔模铸造用蜡开发进展

精密铸造蜡是在熔模精密铸造中制造零件铸模的专用材料,是决定铸件质量的重要因素之一。熔模铸造用蜡品种主要有低温模料、中温模料和高温模料,主要使用的模料是低温模料和中温模料。我国进口的模料也主要是中温模料。

美国熔模铸造技术水平较高,得益于三大支柱,即先进的技术、优质的原材料和严格认真的操作。如美国熔模铸造厂每次使用的模料均是模料厂生产的新模料。熔模铸造厂不对使用过的模料回收处理,回收的模料送到模料专业生产厂统一处理。由于模料厂出厂的模料质量较高且均一,保障了熔模铸造厂蜡模的尺寸精度和表面质量,蜡的灰分和杂质也得到了控制。国外通常有专业公司,汇集相关技术专业生产熔模铸造模料。所生产的模料具有稳定性好、收缩率低、表面光洁、强度高、成型性好并针对不同的零件生产不同性能的模料。国外所生产的模料种类有加填料模料和非加填料模料,并细分为模型用蜡、修补蜡、可乳化蜡、浇口用蜡、嵌封用蜡的粘结蜡等。

近几年来,我国许多单位研制成功了许多系列模料且产品质量较高。我国北京正大德技术开发中心研制生产了WMⅡ系列模料。该系列模料品种多,可提供用于不同制壳材料、不同脱蜡温度、不同尺寸形状的模料,可用于替代进口产品。上海市金山模料厂生产WM系列模料,十余个品种,年产量约200吨。沈阳铸造研究所研制生产F-01等中温模料和填料模料。另外,沈阳风动工具厂、北京油泵油嘴厂、太原晋西机械厂和成都化工所也生产质量较高的蜡基中温模料。

国外熔模铸造用蜡的生产品种主要有美国生产的CL-162系列和Master系列模料、英国Dussek Campbell公司生产的Castylene系列模料、日本生产的K系列模料(如K512)和前苏联生产的P-3模料等。

模料性能的优劣是由其配方决定的,因此各生产厂非常重视模料配方的研究。

折叠编辑本段消费现状

我国于20世纪五六十年代开始将熔模精密铸造应用于工业生产。与国外相比,国内熔模精密铸造工业生产较早,但模料精密铸造蜡的开发相对滞后。90年代以前,我国熔模制造厂大都采用石蜡硬脂酸模料、水玻璃型壳工艺,生产质量要求不高的熔模铸件。2006年前,全国该类精铸厂约有1350家,年产15万吨铸件,消耗以石蜡硬脂酸为主要组分的精密铸造蜡约3750吨。

2007年国内部分地区精密铸造蜡用量如下:

折叠西北地区

宁夏、西安地区低温精密铸造蜡用量约500~800吨/年,中温精密铸造蜡100~200吨/年。其中,宁夏吴忠仪表厂和西安航空发动机有限公司低温精密铸造蜡自己调制,中温精密铸造蜡主要靠进口。

折叠华东地区

低温精密铸造蜡市场用量较大,在1000~2000吨/年左右,中温精密铸造蜡用量约100~300吨/年,主要为国外加工铸件,铸造蜡以台湾地区较多。

折叠中原地区

熔模精密铸造企业较少,以低温精密铸造蜡为主,大多为自调产品,洛阳第一拖拉机厂用量100多吨/年。

加上其它地区,精密铸造蜡国内市场容量达到5000吨/年。

折叠编辑本段市场预测

我国大部分熔模铸造厂使用的模料是熔模铸造厂自制的石蜡--硬脂酸低温模料。其质量低、成本高,且严重影响铸件质量的提高,所生产的铸件在国际市场上竞争力小。然而,我国许多熔模铸造生产厂希望生产的铸件用于出口。铸件要出口,就要提高铸件产品质量。因此,一方面需要先进的熔模铸造设备,另一方面需要高质量的模料。显然,熔模铸造生产厂自给自足式的模料生产办法是很难生产出高质量的模料,因而此状况与现代化的大生产相矛盾。近年来,我国引进了许多现代化的熔模精铸设备和高质量的模料,而且随着与海外的往来与日俱增,进口模料品种、规格日益增多。由此可见,我国模料的生产面临着改进模料产品质量和扩大模料品种等艰巨任务与挑战。

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