熔模铸造也称为失蜡铸造。其产品精确,复杂且接近零件的最终形状。它可以直接使用而无需处理或只需很少的处理。因此,熔模铸造是一种接近最终形状的先进技术。
熔模铸造的历史
熔模铸造的历史可以追溯到4000年前。最早的起源国是埃及,中国和印度,然后传播到非洲和欧洲的其他国家。
在中国古代,有许多铸模铸造,如春秋末期的吴鼎太子和青铜器,战国时期的郑州伊尊和平锅,汉代的通cu金伯山炉和长兴宫灯。 ,并在隋朝的秦秦时期制作了镀金的阿弥陀佛铜像。明代的浑仪,武当真武帝雕像和清宫太和门的青铜狮子。
在大约11世纪之后的西非,大量铸造了铸件。在16世纪,熔模铸造工艺被艺术家和雕塑家广泛使用。本韦努托·切利尼(Benvenuto Cellini)制造的英仙座造父变星铜像和女妖领袖是最杰出的作品之一。
世界上最早的失蜡铸件文字记载是中国南宋(1127-1279 AD)的赵锡虎的《东天情录》。然后是蔡利尼的1568年论文,明代宋应兴的“天宫开悟”和16世纪中叶VaVrinec Krickes的“大炮,球,追逐炮,钟形铸造和准备指导”等。
在19世纪末,牙科铸件用于牙科熔模铸造,并结合离心铸造技术生产牙科铸件。在20世纪初期,为了生产更厚的牙科部件,人们开始研究影响蜡模和壳体的尺寸稳定性以及某些金属和合金的凝固和收缩性能的因素。在1930年代初,调整了用于熔模的材料。从1900年到1940年,该领域拥有400多项专利。熔模铸造技术也广泛用于珠宝行业。
如果使用传统合金,则在恶劣环境下工作的航空发动机零件(例如涡轮增压器)将无法满足性能要求。在1930年代后期,人们发现,奥斯丁实验室开发的用于外科手术移植的钻基合金在高温下具有出色的性能,可用于涡轮增压器。但是,这种合金难以加工,熔模铸造已经成为形成这种合金的加工方法。它迅速发展了工业技术,进入了航空和国防工业,并迅速应用于其他工业领域。
自从1940年代熔模铸造用于工业生产以来,半个世纪以来,熔模铸造一直以相对较快的速度发展。据报道,1996年,世界熔模铸造行业(不包括前苏联)在北美占50%,在欧洲占25%,在亚洲占20%,其余5%。美国,中国和美国占95%,欧洲分别是英国42%,法国26%,德国19%,意大利7%和其余6%。在美国,精密铸造的销售额达到26.1亿美元。1970年和1980年,美国的精铸件销售额分别为2.5亿美元和11亿美元,分别是1970年和1970年的10.4倍和1980年的2.37倍。工业发展迅速。
现在,熔模铸造几乎用于除航空和武器行业以外的所有工业领域,尤其是电子,石油,化工,能源,交通运输,轻工业,纺织,制药,医疗机械,泵和阀门。
现代熔模铸造的发展
精铸件的快速发展是通过其技术发展和技术进步来实现的。熔模铸造工艺的各个方面都取得了长足的进步。还有许多对熔模铸造发展有较大影响的新材料,新工艺和新设备,例如水溶性芯,陶瓷芯,改良的金属材料以及大型熔模铸造技术,钛合金熔模铸造,定向凝固和单晶铸造,过滤技术,热等静压,快速成型技术,熔模铸造中的计算机应用以及机械化自动化。
技术的发展使精铸件不仅可以生产小型铸件,而且还可以生产较大的铸件。最大的熔模铸件的轮廓尺寸接近2m,而最小的壁厚小于2mm。同时,熔模铸件变得越来越精确,除了线性公差外,零件还可以实现更高的几何公差。精铸件的表面粗糙度值越来越小,可以达到Ra0.4um。
另外,由于材料的改进和技术的发展,铸件的力学性能越来越好。涡轮叶片就是一个很好的例子。由于材料和技术的进步,涡轮叶片的性能得到了极大的改善。从1960年代到1990年代,涡轮叶片的材料(美国品牌)范围从IN100,B1900到MM200,MM247,然后发展到PWA1480。同时,由于凝固技术的发展,涡轮叶片已经从传统的等轴晶体(EQ)转变为定向凝固的柱状晶体(DS),然后扩展到单晶(SC)叶片,从而使涡轮叶片变得越来越重要。工作温度从980℃提高到1100℃以上。
钛合金熔模铸造技术的发展使钛合金(现代工业中的重要结构材料)能够使用熔模铸造方法生产复杂而复杂的零件,例如飞机发动机中间壳体,压缩机壳体和医疗植入物。尤其是出现了大规模的整体钛熔模铸造铸件,该铸件替代了装配零件,减轻了机器的重量,延长了使用寿命并取得了良好的效果。据报道,1992年生产的最大的钛熔模铸造轮毂焊接后重340kg,直径为1.918m,高度为0.591m。
热等静压(HIP)技术已广泛用于涡轮叶片和其他熔模铸造。它使用高温和高压,并依靠金属蠕变和塑性变形来修复缺陷,例如铸件内部的松动和热裂纹。经过处理后,铸件的密度可以达到金属的理论密度,从而提高性能。热等静压可使镍基高温合金,钛合金和铝合金的高温低频疲劳性能提高3到10倍;将镍基高温合金和钛合金的耐用性提高两倍以上;提高了铸件的性能,分散度降低到原来的六分之一。
为了缩短生产周期并简化工艺,熔模铸造与1980年代出现的快速成型技术(RPT)相结合,使用RPT的立体光刻(SLA),选择性激光烧结(SLS)和熔融沉积制造方法( FDM)或分层实体制造(LOM)等工艺制造塑料,蜡和纸原型,而不是传统的蜡模,或者使用直接模具生产法(DSPC)工艺生产用于熔模铸造生产的陶瓷外壳,以增强市场竞争力。
机械化和自动化的发展打破了“投资铸造过程不能机械化”的古老观念。日本,英国和前苏联已经成功地使用熔模铸造工艺生产了低成本汽车和其他民用零件。
结论
简而言之,随着铸造技术的发展,精铸件已经能够生产出更精致,更大,更坚固的高价值产品。“精密”,“大”和“薄壁”是现代熔模铸造的独特特征。同时,精密铸造在低成本零件的生产和快速生产方面取得了新的突破。这些都使熔模铸造的应用得以扩展,因此在与其他工艺的竞争中处于更有利的地位,并拥有光明的前景。