我国熔模铸造和实型铸造的回顾与展望

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欢迎访问e展厅 展厅 11 铸造机械/压铸设备展厅 造型机, 压铸机, 消失模铸造设备, 混砂机, 烘砂机, ... 熔模铸造和实型铸造都是在20 世纪50年代才引进我国铸造生产领域的特种铸造工艺，它们是利用可溶、可熔、可燃材料（模料）制作模样，通过涂料涂覆制作保护性的涂层（型壳），进行铸造生产。熔模铸造和实型铸造因采用了一次性模样，不必从铸型中取模，取消了拔模斜度，没有分型面；采用涂料技术，提高了铸件的精度和改善了表面粗糙度；采用熔焊、粘合组装模样工艺方法，灵活方便，便于实现复杂零件的制造，满足零件最大自由度设计。同时，生产组织形式多样，可进行单件、小批、大量生产。今天，熔模铸造和实型铸造都得了长足的发展。 一 熔模铸造发展概述 熔模铸造，又称失蜡铸造、熔模精密铸造，在我国源远流长。战国时期，我们的祖先采用蜂蜡配制模料，生产曾侯乙铜尊、大型铜禁器座等铸件。现代熔模铸造进入工业领域，始于二次世界大战期间。因军事的需要，美、英等国用该种工艺方法生产了大量的涡轮喷气发动机的静叶片。我国于20世纪50 年代初期，首先在航空、军品等领域引进苏联技术，开始了现代熔模铸造生产。引进技术的耐火涂料粘结剂是采用硅酸乙酯水解液，因当时硅酸乙酯缺乏、价格贵、水解控制复杂，我国在引进的同时，着手开发代用粘结剂。《铸造》1957 年第5 期刊登文章《熔模精密铸造法》，介绍中科院机械电机研究所于1953 年开始试验用水玻璃作粘结剂的研究工作，1957 年开始推广应用。该工艺用石蜡—硬脂酸制作模样，采用氯化铵溶液预处理水玻璃液，以提高其模数，胶凝硬化剂为20%氯化铵溶液，制壳耐火材料用石英粉和石英砂。该工艺简单、处理方便、制壳快，非常适合我国当时的国情。《铸造》1958年第12 期胡有珍发表文章介绍他们应用该工艺的生产情况：对模样采用中性肥皂水进行脱脂处理，增加涂料的涂挂性；型壳面层和加固层分别采用100#和20#-30#石英砂，增加透气性；在硬化剂氯化铵的水溶液中辅加硝酸铵，以调整硬化时间；脱蜡的热水中附加12%的氯化铵，补充硬化型壳，提高强度。20 世纪50 年代，以水玻璃—氯化铵技术为代表的熔模铸造在我国得到迅速的发展，特别是应用该工艺方法，替代锻造工艺生产各种合金钢刀具，节约了大量的合金钢材料，取得了显著的效益。20 世纪60年代，我国熔模铸造基本处于停顿状态，从20 世纪70年代起，进入新的发展时期，针对水玻璃型壳，开展了快速制壳，开发新的硬化剂，提高型壳强度的研究；同时，进行了完善硅酸乙酯，开发硅溶胶，改善模料性能，提高制芯技术，发展新的熔模铸造工艺方法等研究。 1．1 水玻璃粘结剂及其制壳技术 水玻璃硬化胶凝时，硬化剂与涂料中的水玻璃发生界面反应，生成硅凝胶膜，包覆在涂层表面，隔离了水玻璃与硬化剂，需通过浓度扩散及毛细微孔隙渗透，进一步接触反应硬化。加入表面活性剂，改善硬化剂与涂料的润湿、扩散和渗透，可缩短制壳工序。《铸造》1973 年第2 期刊登了沈阳铸造研究所研究应用农乳130 活性剂的情况。农乳130 属非离子型表面活性剂，在涂料中加入0.04%-0.05%可提高硬化速度3-8倍，实现快速制壳。同时，农乳130 能改善涂料的分散均匀性，降低凝聚倾向，显著降低涂料中石英砂与水玻璃的表面张力及粘度，提高涂挂性。沈阳风动工具厂、第一汽车制造厂，选用农乳100，南京新联机械厂用磷辛10号、泛用乳化剂进行生产。氯化铵硬化水玻璃具有一定的优点，但型壳的高温强度不高，析出的氨污染工作环境，车间设备易锈蚀，再加上当时氯化铵的供应较紧张，70年代我国开展了以氯化铝、氯化镁为硬化剂的研究工作。氯化铝有液态的聚合氯化铝和固态的结晶氯化铝两种。《铸造》1975 年第1 期报道清华大学进行聚合氯化铝硬化剂的研究。聚合氯化铝采用废铝灰与盐酸反应，再经聚合熟化而制取。聚合氯化铝水解液呈酸性，形成多羟基含水络合物的多聚体混合溶胶。与水玻璃反应除形成硅凝胶外，还形成铝凝胶，增加型壳中Al2O3 含量，提高型壳的高温强度及抗热变形能力。清华大学同时还研究了在聚合氯化铝中引入硅酸分子制成酸性硅铝胶，增强其粘结能力及湿态强度。利用聚合氯化铝能形成铝胶的特点，内蒙古工学院用高碱化度的聚合氯化铝与水玻璃分别作粘结剂配制涂料，研究开发了交替硬化新工艺。无锡刀具厂应用聚合氯化铝与水玻璃交替硬化工艺，节约制壳时间1/3 以上。结晶氯化铝性能稳定，包装运输方便，溶液呈单体聚合态，扩散渗透能力相对强， 其应用日趋广泛。氯化镁由生产食盐后的废液，提取KCl 和溴素后， 经高温蒸发浓缩制得。氯化镁与水玻璃硬化，硬化产物除硅凝胶外，还有Mg(OH)2 。沉积在型壳上的可增加型壳的湿强度，同时，经焙烧型壳能形成Mg(OH)2，增加型壳的高温强度，可单壳浇注。但硬化剂有效成分降低较快，稳定上的Mg(OH)2 性差。石英粉（砂）是最早应用于水玻璃型壳的耐火材料。石英型壳残留强度低，价格便宜，但石英易产生晶型转变，线量变化大，热震稳定性及高温强度低。通过使用不同的耐火材料及颗粒级配，改善和提高水玻璃型壳的性能，是熔模铸造的一大革新。《铸造》1972年第3期报道北京永定机械厂，在加固层涂料中加入80%-90%左右的高岭石质耐火粘土，显著提高型壳的强度，减少线量变化。青海第一机床厂在加固层涂料中入粘土熟料和长石英获得同样的效果。南京新联机械厂在面层涂料中加入的高岭土熟料，加固层中加入65%左右高岭土熟料，制作高强度型壳，生产铜合金和铝合金铸件。高岭土熟料不存在胶质价，加入涂料中作为增强材料时涂料的性能变化小、稳定性好。清华大学等在加固层涂料中掺入铝矾土熟料，制备的型壳强度高，总厚度减薄，线量变化显著减小，并可加快胶凝。《铸造》1984 年第2 期刊登了包彦的文章，面层涂料中石英粉采用粗细双峰值颗粒料配比，利用其非等径粗细颗粒间互相镶嵌，空隙小，涂料的粉液比可从1:1 提高到1.4-1.5:1，涂料的流动性及涂挂性改善，制得的型壳内表面致密平整，铸件的表面质量得到提高。粗细颗粒的直径比值及细颗粒的加入量对双峰颗粒级配料的性能影响很大。 1.2 硅酸乙酯、硅溶胶及其制壳技术 在发展水玻璃粘结剂熔模铸造的同时，对硅酸乙酯粘结剂及其制壳工艺不断完善，并开发了硅溶胶粘结剂。哈尔滨汽轮机厂利用铝矾土熟料呈多孔性、吸附能力强的特点，采用铝矾土熟料替代刚玉与硅酸乙酯水解液配制涂料，用于生产碳钢伞齿轮及钴铬钨合金叶片，加快了型壳的干燥及硬化，干燥速度比石英和刚玉快3倍。621 所采用高铝矾原料与优质粘土，按莫来石成分配方，锻烧制成铝矾土合成料与硅酸乙酯配制涂料，在无余量涡轮叶片的定向凝固工艺上应用。《铸造》1984年第2期报道了张家骏等对硅酸乙酯32浓缩制得硅酸乙酯40，提高硅酸乙酯的SiO2 含量，增加粘结强度，延长有效使用时间。已开发了硅酸乙酯50 以及无溶剂水解、预水解硅酸乙酯和混合粘结剂，提高硅酸乙酯粘结剂的性能，扩大其应用。我国从60年代开始研制硅溶胶，70年代建立离子交换生产装置。《铸造》1972 年第3 期报道了沈阳新光机械厂采用离子交换法制备硅溶胶，进行熔模铸造生产的情况。用蒸馏水将水玻璃稀释，先后经过阳离子、阴离子交换树脂，加入NaOH 水溶液，调整pH 值后，再经浓缩制得硅溶胶。加入乙醇配成硅溶胶乙醇溶液作粘结剂，与硅酸乙酯相比，制作的型壳强度高，型壳层数可减少1-2 层。硅溶胶中二氧化硅呈胶体颗粒状分布，其胶团的结构及形态大小对其粘结能力、涂层的致密和粉液比都有一定的影响。硅溶胶采用失水干燥胶凝，即变容胶凝，可获得高的强度和硬度及高温性能，操作环境好。硅溶胶型壳的干燥过程，干燥环境湿度、干燥环境温度和风速有很大的关系，采用远红外热风联合干燥，可实现快速制壳。利用水玻璃、硅酸乙酯水解液、硅溶胶各自的优点，联合交替使用，制作型壳，可实现优质低耗的熔模铸造生产。《铸造》1981年第4期报道南京化工机械厂用硅酸乙酯水解液作面层涂料粘结剂，用水玻璃作加强层涂料，生产高合金钢叶轮； 《铸造》1990 年第7 期介绍蒋有华等应用硅溶胶作面层涂料粘结剂，并在其中加入铝酸钴作孕育剂，硅酸 乙酯水解液作加固层粘结剂，生产高精度细晶结构的涡轮叶片。 1.3 模料及制芯技术 模料直接影响熔模铸件的表面质量。石蜡0硬脂酸是应用最早的模料，具有优良的成形工艺性能，但软化点低，强度不高，属低温模料，线收缩较大。人们针对这一情况进行了改进及新模料的开发。《铸造》1951年第11期报道了机械制造与工艺科学研究院铸造研究所开发的硫酸铝胺、硫酸锌的硫酸铝盐混合物的可溶性硫酸盐模料。该模料强度大，比石蜡0硬脂酸模料大3-5 倍，收缩小，软化点高，但粘度大， 易吸潮，质脆，起模时间较长。《铸造》1972 年第3 期报道了沈阳黎明机械厂采用苹果酸树脂、硬脂酸、改性尿素粉、地蜡作模料的生产情况。沈阳新光机械厂用松香、地蜡、聚乙烯热塑性酸硅树脂，配制蜡料。济南第一机床厂试用低分子聚乙烯替代硬脂酸，提高模料的强度、熔点（《铸造》1976 年第3期)。北京钢铁学院对低分子聚乙烯替代硬脂酸与石蜡配成模料进行了研究（《铸造》1977 年第4 期）。低分子聚乙烯溶解于石蜡中，细化石蜡晶粒，提高模料的力学性能，但使流动性变差，对温度敏感，起模时间延长。北京油泵油咀厂等单位开发了褐煤蜡、聚合松香、低分子聚乙烯及石蜡的四元模料，即5-5-5-85模料（《铸造》1978 年第5 期）。沈阳风动工具厂采用褐煤蜡、低分子聚乙烯和石蜡模料即2-3-95 模料进行生产。褐煤蜡属高熔点硬质蜡，可提高模料的耐热性；低分子聚乙烯，能细化蜡料的晶粒，减少收缩；聚合松香提高模料的充填能力，改善压注工艺性。沈阳铸造研究所开发了F-01 蜡基中温模料（见《铸造》1987 年第4 期），该模料由EVA、精蜡、热塑性树脂、地蜡和石蜡组成。利用EVA 细化蜡基晶粒，减少收缩；热塑性树脂，改善耐热性，提高软化点及强度；利用精蜡、地蜡与石蜡混合，增大模料的结晶温度间隔，提高流动性及工艺成形性。国内已开发了系列模料，供不同产品对象及不同工艺过程要求选用。熔模铸造中，形状复杂、细小的型腔通常使用陶瓷型芯成形。熔模铸造使用的陶瓷芯，要求有一定的烧结作用，良好的高温性能，同时保持有相当数量的孔隙及良好的脱芯性。西北工业大学研究了以石英玻璃为基，附加刚玉莫来石、锆英粉，并采用硅溶胶强化，制作在1500℃保持1小时、进行定向凝固的铸件的型芯（《铸造》%&.$ 年第/ 期）。621 所用透明石英玻璃为耐火材料，石蜡作增塑剂，氯化铝或MH-1为矿化剂，油酸作表面活性剂，采用热压注成形，高温烧结浸渍处理制造陶瓷型芯，生产镍基涡轮空心叶片（《铸造》1990 年第12 期）。沈阳第一机床厂采用精制石英粉砂、耐火粘土、水玻璃?_C2S 作一次硬化剂和溃散剂，采用氨水硬化，硅酸乙酯强化处理，制作陶瓷复合芯，生产高压喷射泵集水管。 1.4 新型熔模铸造工艺方法 在发展完善常规工艺的基础上，开发了新的工艺方法，进一步改善铸件质量，提高生产效率，扩大熔模铸造的应用范围。《铸造》1978 年第6期，报道了北京油泵油咀厂采用笼型组合大模组工艺。笼型的各构件，保证模组足够的刚度，并兼作浇注系统，钢水利用率提高10%:左右。河北工学院等通过控制铸件、内浇道、浇口棒的凝固时间，使M件≤M内≤M棒， 并使凝固截止于内浇道与浇口棒之间，浇口棒中的液态金属倾回炉缸，实现无浇口熔模铸造。1982 年第2期《铸造》报道清华大学等采用真空吸铸充填， 控制凝固时间，在内浇道凝固、直浇道未凝固时，解除真空，直浇道内液态合金返回熔炉。该工艺充填性能强，生产薄壁铸件，钢水利用率高。吸铸真空的解除，根据型壳导热系数及吸铸件的凝固时间确定。《铸造》1984 年第3 期刊登了叶声庸的文章介绍电泳制壳工艺。在蜡模组上浸涂导电涂层，电泳悬浮液中加入少量链式磷酸盐作电解质，使耐火材料的表面吸附阳离子，在电场的作用下，耐火材料发生电泳，积到模样表面上，并发生电渗现象，形成一定强度的型壳。电泳制壳工序少，生产周期短。《铸造》1984 年第4期报道了西北工大采用半水石膏，外加石英粉、石英玻璃、粘土作耐火填料的石膏型铸造工艺， 生产大型复杂铝合金铸件的研究。621 所采用半水石膏，煤钎石作耐火填料，减少石膏型壳的收缩，降低开裂。钛及其合金是重要的宇航、石化用材料20 世纪70 年代末开始用熔模铸造生产钛合金铸件，我国是世界上五大熔模铸造钛合金生产国之一。《铸造》1979 年第2期刊登上海钢铁研究所采用丙烷在高温真空状态下裂解，在刚玉( 硅酸乙酯水解液型壳表面气相沉淀石墨，进行钛合金熔模铸造生产的工艺。北航材料研究所用酚醛树脂作粘结剂，石墨粉（砂）作耐火材料生产石墨型壳，在真空电阻炉中焙烧，炭化树脂粘结剂，制得具有良好强度和透气性的型壳，生产钛合金高速增压叶片。沈阳铸造研究所在《铸造》1986年第3 发表文章，介绍采用ZTS-1 树脂与墨粉配成涂料，对甲苯磺酸作固化剂，与石墨砂、乙醇配制覆膜砂，制作型壳，型壳经高温焙烧及真空处理生产钛合金铸件的工艺方法。《铸造》1987年第7期发表李邦盛的文章，采用氧化锆陶瓷粉料， 锆溶胶作粘结剂，配制涂料，制备型壳，进行钛合金熔模铸造生产研究。 20世纪90年代以来，我国采用熔模铸造与实型铸造相结合，发展了集气化模—精铸—负压复合铸造工艺，即Replicast CS，该工艺为生产大型熔模铸件开辟了新的途径，应用快速成形技术制备薄壁铸件的（树脂）模样，制造压型以及制造陶瓷型壳和型芯，提高熔模铸造的精度，减少工序。 二 实型铸造历史回顾 实型铸造，即气化模铸造或称消失模铸造，是由美国人H.F Shroyer 1956 年首先试验成功，应用于金属雕像等艺术铸件的生产。西德亚琛工业大学教授A.Witmoser 与Hardman公司合作于1962年开始在工业上应用。初期，实型铸造主要是应用于单件大型铸件的生产，20世纪60 年代至70 年代，人们借助磁场“固化”铁丸开发磁型铸造方法，"20 世纪80 年代以来，基本确立了以真空负压、干砂造型为特征的第三代实型铸造。 2.1我国实型铸造发展历程 我国从20 世纪60 年代中期，由机械研究院和上海机械制造工艺研究所开始了对实型铸造的研究及生产试验。早期主要是应用泡沫塑料板型材，加工成模样进行实型铸造的生产。《铸造》1972 年第5期介绍了上海重型机器厂设计圆形薄片铣刀、叶片式铣刀， 实现对泡沫塑料的低速加工。《铸造》1973 年第1 期报道了成都空压机厂、齐齐哈尔二机床厂采用实型铸造生产汽车空压机、409汽车发动机塑料模及芯盒。1974年第3 期《铸造》刊登了苏州钢铁厂采用实型铸造生产12m2 密封座的文章：铸件的内外圆角用刨削和铣削加工，加强筋用可燃性“油灰”制作，自硬砂造型，置内出气冒口，导出泡沫塑料气化裂解的烟气，并采用烟囱收集，粘结剂采用快干性好的石蜡— 松香热溶胶。《铸造》1975 年第2期刊登的上海机械学院《锚链磁型铸造工艺试验》文章：该试验采用1-1.5mm 的铁丸作原砂，磁场电源采用可控硅半波整流；模样通过蒸锅发泡成型，用CMC 改性2127树脂粘结剂、石油磺酸作固化剂的涂料， 生产Φ46mm 的锚链套环。此外，上海机械学院还进行了采用超薄壳涂层磁型铸造工艺生产大型钨钢钻头的实验。《铸造》1985 年第4 期刊文《负压实型铸造工艺及设备》，介绍长春光学机械研究所设计的负压实型简易生产线：模样采用板材泡沫塑料加工，乳白胶粘合；涂料用石英粉、糊精和乳白胶配制，干砂负压振动紧实造型；生产灰铸铁HT200 炉口座、支座及耐热钢,ZGCr9Si2 化铝坩埚。进入20 世纪90年代， 我国掀起了实型铸造研究和应用的热潮，对实型铸造的模样材料、成型工艺、涂料技术、工装设备等各个环节进行了大量的研究，取得了一定的成就。实型铸造工艺方法在我国获得了较广泛的应用。 2.2 模样材料及成型 实型铸造过程中，在液态合金的热作用下，模样材料发生软化、熔化、汽化、裂解、燃烧，形成一系列的液相、固相和气相热解产物，同时，热解产物的组成以及在型腔中的发气量与热解温度有关，热解产物对铸件的质量产生重要的影响，模样材料是实型铸造的一个关键因素。模样材料应具有：密度小，热解产物少，减少烟气和排出物；一定的强度，抵抗外力 的作用，保证铸件的精度；低的导热性，减少过快分解引起铸型塌陷。模样材料我国主要采用EPS 材料。EPS材料价格便宜，发泡成型控制容易，但在高温分解时产生的残余碳，给铸铁件带来碳缺陷，也会使低碳钢铸件产生增碳现象。新近开发了PMMA 及EPMMA-EPS 共聚物，PMMA 强度高，其结构比EPS少3 个碳原子，且不含苯环结构，可在很大程度上减少碳缺陷。热解产物以气相为主，软化温度比EPS高，但PMMA在高温时，其发气量和发气速度均比EPS高，影响合金液的充型能力。EPMMA-EPS 共聚物综合了PMMA 和EPS 两者的性能，具有浇注时黑烟少、抗压强度高、能有效地解决铸造的“渗碳”现象等优点，有望在消失模铸造生产上代替EPS 模样。模样材料通过发泡成型制模，提高模样的精度，根据铸件的特点及要求，控制模样的密度及发泡程度《铸造》1984 年第3 期发表文章《实型铸造用泡塑模的成型控制，介绍西北工业大学设计的压机气室发泡成型设备。该成型机使用CPU 模块， STEP-5语言编程，自动和手动控制；可显示成型过程图像信息，实现过程质量控制；由进料、蒸汽加热、冷却、脱模四个工序组成。为使EPS珠粒均匀加热发泡，蒸汽加热间段采用四个工步，实现直接加热、交叉加热和高温高压加热。发泡成型的EPS模样是一个高分子材料聚合体，具有弹性、塑性、粘性等流变特征EPS珠粒大小，发泡工艺等对模样的性能及质量有重要的影响。 2.3 涂料 涂料是实型铸造的又一个关键技术。实型铸造中引入涂料，提高模样的刚度、强度，分离模样与铸型，防止粘砂及铸型塌陷。涂料应具有足够高的强度；涂料也应具有优良的透气性，使浇注过程中模样在高温下的分解产物能及时地通过涂层排出；涂料还应具有好的工艺性能。宗俊峰等研究了涂料强度及透气性对强度影响最大的是粘结剂中的有机粘结剂，而对透气性影响最大的是耐火材料的颗粒大小及粘结剂的加入量，应根据铸件的材质和其结构特点，综合考虑强度和透气性。《铸造》2000 年第12 期刊登了刘兰俊的文章，对涂料进行了分析和研究：涂料应由多种有机和无机粘结剂组成，常温强度由有机和无机粘结剂共同建立，高温强度主要依靠无机粘结剂；利用有机粘结剂高温燃烧掉，提高涂料的透气性；耐火填料及其粒度分布是影响涂层透气性和致密度的重要因素，合理的耐火填料及其粒度分布可在保证涂层具有一定致密度的前提下，获得较高的透气性。在热的作用下，涂料中耐火材料和粘结剂不同程度的发生变化，对涂料透气性有一定的影响。对涂料透气性的要求，是为在浇注的高温时，能排出热解产物。涂料应测量其高温的透气性。王恩泽研究了使用高温负压模拟实型铸造的浇注条件，来测试涂料的高温透气能力。模样表面系憎水性，对水基涂料的亲和力和吸水性差，所以涂料须对模样润湿性好，有良好的涂挂性，能精确地复制出复杂模样的表面和尺寸；涂挂时能得到完整均匀和足够厚度的涂层，涂料应有良好的滴淌性。涂料中加入表面活性剂，提高涂挂性；增大涂料的触变性，改善滴淌性。涂料的触变性，不仅与涂料的组成有关，而且与混制工艺和使用状态有关。 2.4负压造型 实型铸造通常采用负压干砂振动造型。它不仅要求砂子快速到达模样周围形成足够的紧实度，而且在紧实过程中应使模样变形较小，以保证浇注后形成轮廓清晰、尺寸精确的铸件。干砂在振动状态下的充填紧实过程，是个极其复杂的散粒体动力学过程。郭太明等研究了干砂负压造型的铸型的强度特性，铸型的强度远远大于湿砂型的强度，与高压造型强度相接近。《铸造》1998 年第8 期发表了李增民研究振动参数对铸型的影响的文章：振动时间、振动频率、振幅、振动方式及加速度等振动参数中， 以加速度的影响最大；振动方式对复杂铸件铸型的紧实均匀性影响大。为了提高铸型的稳定性，防止铸型的坍塌，对铸型施加负压，负压有利于抽吸模样的热解产物，提高涂料的透气性，减少缺陷，改善充填能力，干砂颗粒相对集中、粗大有利于负压的建立和保持，热解产物对负压度影响大。 2.5铸造充型及缺陷 实型铸造充填过程中，由于模样热解及与金属液之间的相互作用，导致金属液充型时的流场、温度场、充型能力以及铸造缺陷的产生等，完全不同于普通湿砂型铸造。金属液的充型过程包括传质、传热、流动、化学反应及凝固等。在金属液与模样之间，存在着气隙及反压阻力，增加涂料的透气性、减小涂料层厚度，减小模样的发气性、降低模样密度，提高金属液的静压头，均有利于热解产物的排逸，使气隙内气体反压阻力减小，增加充型能力。气隙的大小和形状，与热解产物、排逸条件、涂料及浇注工艺密切相关。实型铸造生产铸钢件易产生增碳，生产铸铁件易产生碳缺陷，生产铝铸件易产生针气孔。王忠柯等分析认为：模样热解形成富集碳，与金属液在充填过程中存在着对流传质，充填结束后存在着扩散传质现象，增加热解物与涂层的湿润能力，底注式，从铸件的薄壁处引入内浇口，都有利于热解产物的排除；涂层中加入氧化性物质，可减少富碳物质的产生，从而，可减轻增碳缺陷。纪朝辉等认为：铸铁件充填过程中，产生脉动式流动，金属液流前沿的温度低于液相线时，产生薄壳波纹，富集碳的温度低于液相线时，产生薄壳波效，富集碳呈皱皮状。加速充填，加大涂料的透气性，减少热解潜热，降低发气量，都可减轻或防止皱皮的产生。加大对铝合金精炼处理，提高铝合金的浇注温度，控制浇注速度和涂层的透气性，抑止紊流，保持平稳充填，可避免铝合金铸件针气孔的出现。 三 熔模铸造和实型铸造的展望 我国是铸造大国。据不完全统计，我国有2万多家铸造厂（车间），从业人员达120 万人，年产量达1200 万吨。铸造行业是一个劳动力、资源相对密集的产业，我国生产资源丰富，生产能力过剩，劳动力成本具有优势。铸造生产正在从发达国家向发展中国家扩展和转移。我国加入WTO给铸造业带来了前所未有的发展机遇。现代机器的生产，对铸件精度和整体质量提出了越来越严格的要求，这为能实现精密铸造生产的熔模铸造和实型铸造的大力发展提供了契机。目前，我国熔模铸造存在两类工艺水平的企业。一类是采用中、高温模料，硅溶胶或硅酸乙酯型壳工艺，生产航空、燃气轮叶片等和不锈钢商业精铸件的工厂；二类是采用低温模料、水玻璃型壳工艺，主要生产碳钢件的工厂。一类工厂数量少，工艺水平高； 二类工厂数量多，生产质量低。现代熔模铸造正朝着“精密、大型、薄壁”方向发展，我国熔模铸造应顺应时代发展潮流。第一类工厂应紧跟国际先进技术， 改进管理，与国际标准接轨，积极参与国际竞争，更多地走向国际市场。生产应不再停留于主要生产高尔夫球头、五金件、马具和管阀类精度要求较低的产品上，而应扩大精度要求较高的高附加值的机械零件产品。加大对第二类工厂的改造，采用高质量模料，粘结剂逐步从水玻璃过渡到硅溶胶和硅酸乙酯，加强现场管理，提高工艺水平和管理水平，从而改变精铸不精的落后面貌。提高产品档次及产品质量，可通过资产重组联合起来，提高硬件和软件条件，以适应激烈的市场竞争。加大对模料材料、粘结剂、耐火材料等研究，开发系列新型的高性能的原辅材料，以适应不同产品的生产要求；开发先进的制模、制壳技术，提高模样和型壳的精度，提高熔模铸造机械化、自动化水平；采用定向凝固技术，热等静压技术，快速成形技术提高我国熔模铸造的竞争力。实型铸造是一门集塑料、化工、机械、铸造为一体的综合性多学科的系统。实型铸造被国内外铸造界誉为“21世纪的铸造绿色工程”，在我国应用日趋广泛，生产厂达100余家，近20 家高校与研究单位开展了相关的研究，充实了其学科的基础及理论，从根本上改变了以经验为主的局面，但目前我国实型铸造与先进国家相比，还存在一定的差距。我们认为，实型铸造应加强下面几方面的改进、研究和开发工作。 （1）实型铸造是一种发展中的新技术，需要进一步完善。实型铸造的优越性不容置疑，但它有个最佳的适用范围，需要根据产品对象，经过充分的科学论证后再用。当前有的企业盲目采用实型铸造工艺， 投入大量资金，却因某些工艺技术长时间过不了关， 造成较大的经济损失，应引以为诫。 （2）加强泡沫塑料原材料的开发。目前国内大多数还是使用包装行业所用的可发性聚苯乙烯EPs 珠粒，这种原料用于一般铸件尚可，用于制造薄壁复杂的泡沫塑料模样就不适用了，虽然新近开发了PMMAEPMMA-EPS共聚物，但价格贵，因此铸造行业需要和塑料、化工行业密切合作，加大对模样材料的研究，研制低密度、尺寸稳定、不变形的高发泡倍率塑料珠粒等性能更好的新模料。开发高精度、高效制模机和粘合机等专用的新型设备，并实现国产化和系列化。在模具和制造领域，采用快速制造技术和并行环境下计算机模拟仿真，缩短模具的生产时间， 实现铸件的快捷生产。 （3）研制钢、铁、铝合金铸件等专用涂料，开发新型涂料性能检测仪器，并实现标准化和商品化生产，改变我国涂料生产的落后面貌。 （4）加强对铝、铁、钢等金属液充型凝固特性的研究，研究铝铸件疏松渗漏、钢铸件增碳、铁铸件的皱皮等缺陷形成机理及消除措施。建立严格的质量控制体系和对各关键工序的监控，进一步提高实型铸件的质量。 （5）开发尾气净化装置和改善旧砂处理设备。部分泡沫塑料分解后产生一些有害物质，对环境和人体均有危害作用，从保护环境和保障工人健康出发，必须重视废气净化处理，提高各工序间的自动化程度， 实现文明的绿色实型铸造生产。 （6）将实型铸造与其他铸造新工艺结合，创造新的复合工艺方法，使铸件质量和生产效率进一步提高。加强分工合作，协同作战，发挥总体优势，避免低水平重复，提高我国实型铸造的整体水平和实力。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/2/2005)