|
 |
熔模鑄造發(fā)展歷史 |
 |
熔模鑄造又稱失蠟鑄造,它的產品精密、復雜、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工藝。
熔模鑄造的歷史可以追溯到4000年前，最早發(fā)源的國家有埃及、中國和印度，然后才傳到非洲和歐洲的其它國家。
中國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)國的曾候乙尊、盤，漢代的銅錯金博山爐、長信宮燈，隋朝的董欽造彌陀鎏金銅像。明代渾天儀、武當真武帝君像，清故宮太和門銅獅等。
在西非，大約在11世紀以后，制造了大量的熔模鑄件。在16世紀時，熔模鑄造工藝被藝術家和雕刻家們廣泛運用，蔡利尼（Benvenuto Cellini）所制造的Perseus仙座和女妖首領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,當推中國南宋(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，明代宋應星《天工開物》及16世紀中期VaVrinecKrickes的《大炮、球、追擊炮、鐘的鑄造與制備指導》等。
19世紀末期，牙科用熔模鑄造工藝，結合離心澆注技術生產牙科鑄件。20世紀初為生產出更粗密的牙科件，人們開始研究影響蠟模和型殼尺寸穩(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30年代初調整了熔模使用的材料。從1900年到1940年這方面的專利就多達400件以上。珠寶首飾行業(yè)也廣泛采用熔模鑄造技術。
在惡劣環(huán)境中工作的航空發(fā)動機零件，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30年代末，人們發(fā)現(xiàn)Austenal實驗室為外科移植手術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，進入航空、國防工業(yè)部門，并迅速地應用到其它工業(yè)部門。
自20世紀40年代熔模鑄造用于工業(yè)生產后,半個世紀中一直以較快的速度發(fā)展著。據(jù)報道1996年世界熔模鑄造業(yè)（不包括前蘇聯(lián)）北美占50%、歐洲25%、亞洲20%、其余5%。美中美國占95%，而歐洲則英國占42%、法國26%、德國19%、意大利7%，其余6%。當年美國熔模鑄造的銷售額商達26.1億美元。而1970年、1980年美國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。可見熔模鑄造業(yè)發(fā)展之迅速�，F(xiàn)在熔模鑄造除用于航空、兵器部門外，幾乎應用于所有工業(yè)部門，特別是電子，石油、化工、能源、交通運輸、輕工、紡織、制藥、醫(yī)療機械、泵和閥等部門。
熔模鑄造的迅速發(fā)展是依靠其技術發(fā)展和技術進步取得的。熔模鑄造工藝的各個環(huán)節(jié)都有長足的進步，對熔模鑄造發(fā)展有較大影響的新材料、新工藝、新設備也很多，如水溶性型芯、陶瓷型芯、金屬材質改進、大型熔模鑄造技術、鈦合金熔模鑄造、定向凝固和單晶鑄造、過濾技術、熱等靜壓、快速成型技術、計算機在熔模鑄造中應用以及機械化自動化等。
技術發(fā)展使熔模鑄造不僅能生產小型鑄件，而且能生產較大鑄件，最大的熔模鑄件的輪廓尺寸已近2m，而最小壁厚卻不到2mm。同時熔模鑄件也更趨精密，除線性公差外，零件也能達到較高的幾何公差。熔模鑄件的表面粗糙度值也越來越小，可達到Ra0.4um。
另外，由于材質的改進和工藝技術的發(fā)展使得鑄件力學性能也越來越好。渦輪葉片就是一個很好的例子，渦輪葉片材質和工藝進步使其性能得到了很大的提高，20世紀60年代到90年代，渦輪葉片的材質（美國牌號）從IN100、B1900到MM200、MM247，再發(fā)展到PWA1480；同時由于凝固技術的發(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980℃提高到1100℃以上。
鈦合金熔模鑄造技術的發(fā)展，使現(xiàn)代工業(yè)中的重要結構材料鈦合金能用熔模鑄造方法生產出精密復雜零件，如飛機發(fā)動機的中間機匣、壓氣機機匣、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，減輕了機器的重量、提高了壽命，取得了很好的效果。據(jù)報道，1992年生產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部疏松、熱裂等缺陷愈合，處理后鑄件密度可達到金屬理論密度，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；使鑄件性能波動和分散程度降低到原來的六分之一。
為縮短生產周期，簡化工序，熔模鑄造與20世紀80年代出現(xiàn)的快速成形技術（RPT）結合，使用RPT的立體光刻法（SLA）、選擇性激光燒結法（SLS）、熔融堆積制造法（FDM）或分層實體制造法（LOM）等工藝所制塑料、蠟和紙原型代替?zhèn)鹘y(tǒng)蠟模，或使用直接型殼生產法（DSPC）工藝生產的陶瓷型殼進行熔模鑄造生產，增強了市場競爭力。
機械化、自動化的進展打破了"熔模鑄造工藝不可能實現(xiàn)機械化"的舊觀念，日本、英國和前蘇聯(lián)已成功地將熔模鑄造工藝用來生產低成本的汽車等民用零件。
總之，隨著鑄造技術的發(fā)展，熔模鑄造已可以生產更精、更大、更強的高價值的產品?quot;精密"、"大型"、"薄壁"是現(xiàn)代熔模鑄造所具有的鮮明特點。同時，熔模鑄造又在生產低成本件和快速生產上有了新的突破。這些都使熔模鑄造的應用面得以擴大，從而在與其它工藝競爭中處于較有利的地位，前景光明。
|
加入收藏 
