熔模鑄造歷史

1、熔模鑄造歷史熔模鑄造又稱失蠟鑄造 ,它的產(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接使用 ,故熔模鑄造是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。熔模鑄造的歷史可以追溯到 4000 年前，最早發(fā)源的國(guó)家有埃及、中國(guó)和印 度，然后才傳到非洲和歐洲的其它國(guó)家。 中國(guó)古代留下很多熔模鑄件精品， 如春 秋晚期的王子午鼎、銅禁，戰(zhàn)國(guó)的曾候乙尊、盤(pán)，漢代的銅錯(cuò)金博山爐、長(zhǎng)信宮 燈，隋朝的董欽造彌陀鎏金銅像。明代渾天儀、武當(dāng)真武帝君像，清故宮太和門(mén) 銅獅等。在西非，大約在 11 世紀(jì)以后，制造了大量的熔模鑄件。在 16 世紀(jì)時(shí)，熔模 鑄造工藝被藝術(shù)家和雕刻家們廣泛運(yùn)用，蔡利尼（ Benvenuto C

2、ellini ）所制造的 Perseus仙座和女妖首領(lǐng)的銅像就是其中最杰出的作品之一。世界上最早的失蠟鑄造文字記述 ,當(dāng)推中國(guó)南宋 （公元 1127-1279 年）趙希鵠的洞天清祿集。隨后有蔡利尼 1568 年的論文，明代宋應(yīng)星天工開(kāi)物及 16 世紀(jì)中期 VaVrinecKrickes 的大炮、球、追擊炮、鐘的鑄造與制備指導(dǎo)等。19 世紀(jì)末期，牙科用熔模鑄造工藝，結(jié)合離心澆注技術(shù)生產(chǎn)牙科鑄件。 20 世紀(jì)初為生產(chǎn)出更粗密的牙科件， 人們開(kāi)始研究影響蠟?zāi)：托蜌こ叽绶€(wěn)定性的因 素，以及一些金屬和合金的凝固收縮性能，20 世紀(jì) 30 年代初調(diào)整了熔模使用的 材料。從 1900年到 1940 年這方面

3、的專利就多達(dá) 400 件以上。珠寶首飾行業(yè)也廣 泛采用熔模鑄造技術(shù)。在惡劣環(huán)境中工作的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件， 如渦輪增壓器，若采用傳統(tǒng)合金， 則 不能滿足性能上的要求。20 世紀(jì) 30 年代末，人們發(fā)現(xiàn) Austenal 實(shí)驗(yàn)室為外科移 植手術(shù)研制的鉆基合金在高溫下有優(yōu)異的性能， 可用于渦輪增壓器。 但這類合金 很難加工，熔模鑄造就成為該類合金成形的工藝方法， 迅速地發(fā)展工業(yè)技術(shù)， 進(jìn) 入航空、國(guó)防工業(yè)部門(mén)，并迅速地應(yīng)用到其它工業(yè)部門(mén)。自 20 世紀(jì) 40 年代熔模鑄造用于工業(yè)生產(chǎn)后 ,半個(gè)世紀(jì)中一直以較快的速度 發(fā)展著。據(jù)報(bào)道 1996 年世界熔模鑄造業(yè)（不包括前蘇聯(lián)）北美占 50%、歐洲 25%

4、、 亞洲 20%、其余 5%。美中美國(guó)占 95%，而歐洲則英國(guó)占 42%、法國(guó) 26%、德國(guó) 19%、意大利 7%，其余 6%。當(dāng)年美國(guó)熔模鑄造的銷售額商達(dá) 26.1 億美元。而 1970 年、1980 年美國(guó)熔模鑄造的銷售額分別為 2.5 億美元和 11 億美元， 即 1996 年為 1970年的 10.4 倍，是 1980 年的 2.37 倍?？梢?jiàn)熔模鑄造業(yè)發(fā)展之迅速?，F(xiàn) 在熔模鑄造除用于航空、兵器部門(mén)外，幾乎應(yīng)用于所有工業(yè)部門(mén)，特別是電子， 石油、化工、能源、交通運(yùn)輸、輕工、紡織、制藥、醫(yī)療機(jī)械、泵和閥等部門(mén)。熔模鑄造的迅速發(fā)展是依靠其技術(shù)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步取得的。 熔模鑄造工藝的 各個(gè)環(huán)節(jié)

5、都有長(zhǎng)足的進(jìn)步， 對(duì)熔模鑄造發(fā)展有較大影響的新材料、 新工藝、 新設(shè) 備也很多，如水溶性型芯、陶瓷型芯、金屬材質(zhì)改進(jìn)、大型熔模鑄造技術(shù)、鈦合 金熔模鑄造、定向凝固和單晶鑄造、過(guò)濾技術(shù)、熱等靜壓、快速成型技術(shù)、計(jì)算 機(jī)在熔模鑄造中應(yīng)用以及機(jī)械化自動(dòng)化等。 技術(shù)發(fā)展使熔模鑄造不僅能生產(chǎn)小型 鑄件，而且能生產(chǎn)較大鑄件，最大的熔模鑄件的輪廓尺寸已近2m,而最小壁厚卻不到 2mm。同時(shí)熔模鑄件也更趨精密，除線性公差外，零件也能達(dá)到較高的 幾何公差。熔模鑄件的表面粗糙度值也越來(lái)越小，可達(dá)到Ra0.4um。另外，由于材質(zhì)的改進(jìn)和工藝技術(shù)的發(fā)展使得鑄件力學(xué)性能也越來(lái)越好。 渦 輪葉片就是一個(gè)很好的例子，渦輪葉

6、片材質(zhì)和工藝進(jìn)步使其性能得到了很大的提 高，20世紀(jì) 60 年代到 90 年代，渦輪葉片的材質(zhì)（美國(guó)牌號(hào)）從 IN100、B1900 到 MM200、MM247，再發(fā)展至 U PWA1480;同時(shí)由于凝固技術(shù)的發(fā)展，渦輪葉 片從傳統(tǒng)的等軸晶（EQ）,到定向凝固的柱狀晶（DS）,再了展到單晶（SC）葉 片,從而使渦輪葉片的工作溫度由 980E提高到 1100C以上。鈦合金熔模鑄造技 術(shù)的發(fā)展，使現(xiàn)代工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)材料鈦合金能用熔模鑄造方法生產(chǎn)出精密復(fù) 雜零件，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的中間機(jī)匣、壓氣機(jī)機(jī)匣、醫(yī)療置入物等。特別是大型整 體鈦熔模鑄件的出現(xiàn)，它代替組裝件，減輕了機(jī)器的重量、提高了壽命，取得了

7、很好的效果。據(jù)報(bào)道， 1992 年生產(chǎn)的最大鈦熔模鑄件轂架經(jīng)焊接加工后重340kg，直徑 1.918m，高 0.591m。熱等靜壓（HIP）技術(shù)已被廣泛用于渦輪葉片及其它熔模鑄件上。它是利用 高溫和高壓， 靠金屬蠕變和塑性變形讓鑄件內(nèi)部疏松、 熱裂等缺陷愈合， 處理后 鑄件密度可達(dá)到金屬理論密度， 從而使性能提高。 熱等靜壓處理可使鎳基高溫合 金、鈦合金和鋁合金的高溫低周波疲勞性能提高 3-10 倍;使鎳基高溫合金和鈦 合金的持久壽命提高 2 倍以上;使鑄件性能波動(dòng)和分散程度降低到原來(lái)的六分之 一。為縮短生產(chǎn)周期，簡(jiǎn)化工序， 熔模鑄造與 20 世紀(jì) 80 年代出現(xiàn)的快速成形技 術(shù)（RPT）結(jié)合，使用RPT 的立體光刻法（SLA ）、選擇性激光燒結(jié)法（SLS）、 熔融堆積制造法（ FDM ）或分層實(shí)體制造法（ LOM ）等工藝所制塑料、蠟和紙 原型代替?zhèn)鹘y(tǒng)蠟?zāi)?，或使用直接型殼生產(chǎn)法（DSPC）工藝生產(chǎn)的陶瓷型殼進(jìn)行 熔模鑄造生產(chǎn)，增強(qiáng)了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)械化、自動(dòng)化的進(jìn)展打破了 熔模鑄造工藝不可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 的舊觀念， 日本、英國(guó)和前蘇聯(lián)已成功地將熔模鑄造工藝用來(lái)生產(chǎn)低成本的汽車等民用零 件?？傊?，隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展，熔模