熔模鑄造又稱(chēng)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 Cellini）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年這方面的專(zhuān)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(mǎn)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(lèi)合金很難加工，熔模鑄造就成為該類(lèi)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%、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(xiāo)售額商達(dá)26.1億美元。而1970年、1980年美國(guó)熔模鑄造的銷(xiāo)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。現(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)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(xiàn)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)展到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980℃提高到1100℃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?jiān)痛鎮(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(guān)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(chē)等民用零件。
總之，隨著鑄造技術(shù)的發(fā)展，熔模鑄造已可以生產(chǎn)更精、更大、更強(qiáng)的高價(jià)值的產(chǎn)品"精密"、"大型"、"薄壁"是現(xiàn)代熔模鑄造所具有的鮮明特點(diǎn)。同時(shí)，熔模鑄造又在生產(chǎn)低成本件和快速生產(chǎn)上有了新的突破。這些都使熔模鑄造的應(yīng)用面得以擴(kuò)大，從而在與其它工藝競(jìng)爭(zhēng)中處于較有利的地位，前景光明。 |
