淺談熔模鑄造業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向獲獎科研報告

淺談熔模鑄造業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向獲獎科研報告摘

要：熔模鑄造又稱"失蠟鑄造"，廣泛采用蠟質(zhì)材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方方法。具有尺寸精度高、適用合金廣、批量靈活等優(yōu)點。文章介紹了目前國內(nèi)熔模鑄造的歷史發(fā)展及現(xiàn)狀，并且對發(fā)展方向進行了一些分析，意在供同行參考。

關(guān)鍵詞：金屬;熔模鑄造;新工藝

1.熔模鑄造業(yè)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

1.1我國熔模鑄造行業(yè)的歷史

我國精鑄行業(yè)雖然在20世紀50年代中期已經(jīng)建立，并逐漸得到推廣應(yīng)用，但真正的飛速發(fā)展卻在20世紀90年代初至今的二十多年間。我國鑄件產(chǎn)量從2000年起超越美國，現(xiàn)鑄件產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/4之多，已成為世界鑄造生產(chǎn)基地。2018年亞洲市場銷售份額達30%。其中，伴隨我國航空、汽車等產(chǎn)業(yè)崛起，中國熔模鑄造市場發(fā)展迅猛，在全球比重已達20%

1.2我國精密鑄造行業(yè)的工藝水平和鑄件質(zhì)量

目前我國精密鑄造生產(chǎn)的鑄件主要是：采用中溫磨料制模和硅溶膠或硅酸乙酯粘結(jié)劑制殼的熔模鑄造工藝，生產(chǎn)航空及燃汽輪機，質(zhì)量達到國際水平的鑄件，僅占總產(chǎn)量的1.8%。同樣用此工藝生產(chǎn)的商業(yè)用精鑄件，其質(zhì)量檢查項目和標準低于航空件，占總產(chǎn)量的29.4%。采用低模料和水玻璃粘結(jié)劑制殼的熔模鑄造工藝，生產(chǎn)的尺寸精度和表面粗糙度要求低的熔模精鑄毛坯件，其質(zhì)量達不到國際標準，占總產(chǎn)量的68.8%?？傮w與美國、英國、日本等先進國家和地區(qū)熔模鑄件的市場結(jié)構(gòu)相比，有明顯的差距，高質(zhì)量的精鑄件比例還很低。

但是近年來，我國的熔模鑄造工藝有了很大的進步。不斷研發(fā)和使用新材料，新工藝和新設(shè)備。例如：金屬材質(zhì)改進、大型熔模鑄造技術(shù)、定向凝固技術(shù)、過濾技術(shù)、快速成型技術(shù)、計算機在熔模鑄造中的應(yīng)用以及機械化自動化等技術(shù)。現(xiàn)我國的熔模技術(shù)不僅能生產(chǎn)小型鑄件，而且能生產(chǎn)較大鑄件。同時熔模鑄件也更趨精密，除線性公差外，鑄件也能達到較高的幾何公差。并且熔模鑄件的表面粗糙度值也越來越小。而且使用壽命和鑄件質(zhì)量達到了國際先進水平，最主要的是具有明顯的價格優(yōu)勢。

2.熔模鑄造業(yè)的發(fā)展趨勢

2.1精鑄件代替砂鑄件、鍛件的市場廣闊

精密鑄造的優(yōu)點之一是能生產(chǎn)各種合金和形狀非常復(fù)雜、薄壁的鑄件，鑄件尺寸要求高，表面粗糙度低，并能實現(xiàn)少或者無切削加工，這是砂鑄件和鍛件無法比擬的。隨著對零件要求的提高，將會有越來越多的砂鑄件和鍛件被精鑄件取代。

2.2配套業(yè)務(wù)逐步齊全

由于精鑄行業(yè)的飛速發(fā)展，帶動了相關(guān)的配衰業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。主要表現(xiàn)在模具加工、設(shè)備制造、原輔材料生產(chǎn)。專用設(shè)備的制造廠林立;精鑄原輔材料生產(chǎn)廠和供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)展到近百家。我國基礎(chǔ)工業(yè)和資源條件與其他發(fā)展中國家相比要好得多。

2.3出口逐年增長

經(jīng)過20余年的努力，部分企業(yè)已經(jīng)能批量生產(chǎn)有一定精度要求的機器零件和高質(zhì)量的航空精鑄件，在技術(shù)和性價比上已具備挑戰(zhàn)商業(yè)件的能力，出口量逐年增加。隨著全球一體化和全球采購的深入，出口還會繼續(xù)高速增長。

3.熔模鑄造業(yè)得發(fā)展方向

3.1大力推進工藝設(shè)備的自動化和智能化

熔模鑄造的自動化、智能化，是全球的總趨勢。對勞動力缺乏和人員工資高的國家地區(qū)更為迫切?？梢詮闹颇?、制殼、熔化澆筑到清理熔模鑄件各工序?qū)崿F(xiàn)自動化和智能化。

為使制模工序自動化，可以采用全自動化壓蠟機，可以通過計算機控制壓制參數(shù)和生產(chǎn)過程現(xiàn)在制殼單機和制殼自動流水線應(yīng)用比較普遍，同時制殼機器人的使用，可以使制殼工序變得自動化和智能化。脫蠟、焙燒可以采用隧道式連續(xù)爐。

3.2應(yīng)用快速成形技術(shù)

快速成型技術(shù)（RapidPrototyping，簡稱RP），又稱快速原型技術(shù)，是當今世界上飛速發(fā)展的制造技術(shù)之一。它是機械工程、CAD、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)及材料科學(xué)技術(shù)的綜合應(yīng)用，可以自動、直接、快速、精確地將設(shè)計思想轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢üδ艿脑突蛑苯又圃炝慵?，從而可以對產(chǎn)品設(shè)計進行快速評估，修改及功能試驗，大大縮短產(chǎn)品的研制周期。

快速成型技術(shù)具有快速性、設(shè)計與制造的一體化、高度柔性和自動化程度高等特點。就目前的技術(shù)水平來看，比較快速的成形方法一般有以下幾種：其一，SLA（立體平板應(yīng)刷成形方法）;其二，LOM（分層實體制造成形方法）;其三，SLS（選擇性激光燒結(jié)方法）;其四，F(xiàn)DM（融化成積成形方法）。

3.3應(yīng)用定向凝固技術(shù)

定向凝固技術(shù)可使材料凝固組織按特定方向排列獲得定向及單晶組織結(jié)構(gòu)從而大大改善材料的力學(xué)和物理性能.

定向凝固技術(shù)是在高溫合金的研制中建立和完善起來的。用于燃汽渦輪發(fā)動機葉片的生產(chǎn)中。從疲勞損壞的葉片來看，裂紋都是沿著垂直于葉片主應(yīng)力方向（縱軸向）晶粒邊界發(fā)生和發(fā)展的，定向凝固技術(shù)能讓葉片獲得平行于軸向的柱狀晶消除橫向晶界，是葉片抗疲勞性能大為提高。

3.4減少對環(huán)境的污染，工藝設(shè)備環(huán)保化

歐美等先進國家由于鑄造成本高和出于環(huán)保的要求，已經(jīng)將污染大的砂鑄逐漸轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國家，精鑄業(yè)雖然沒有砂鑄業(yè)對環(huán)境的污染大，但也存在廢水廢氣的大量排放。因此社會和政府將逐漸對環(huán)保要求更加嚴格。

3.5引用計算機信息管理

目前，一些企業(yè)除了技術(shù)上存在問題外，常引起拖延交貨期、庫存積壓、材料消耗失控、效率低下等各方面問題，引入計算機管理和精益求精的思想有助于企業(yè)更好的發(fā)揮人、財、物的效率，從而提高鑄件質(zhì)量、降低成本、最大限度滿足客戶要求、并且適應(yīng)市場需求的變化。

4.結(jié)束語

基于上述的詳細分析和深入挖掘，我國熔模鑄造產(chǎn)量大，但產(chǎn)品達到國際高級水平的還不多。并且