特種鑄造的發(fā)展及應(yīng)用

特種鑄造的發(fā)展及應(yīng)用
1)熔模鑄造
熔模鑄造的歷史非常悠久，發(fā)源于埃及、中國(guó)和印度，后傳至非洲、歐洲和美洲。在我國(guó)發(fā)現(xiàn)的   早的熔模鑄件是河南浙川出土的2500多年前春秋時(shí)代制造的銅禁(盛放酒器的器座)和湖北隨曾侯乙墓出土的戰(zhàn)國(guó)早期制造的尊、盤、編鐘等?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中把硅酸乙酷水解液作為粘結(jié)劑的熔模型殼制造技術(shù)，   初是德國(guó)人用于牙科醫(yī)生制造金屬假牙，   次世界大戰(zhàn)初期，   在牙科醫(yī)生的工作基礎(chǔ)上，熔模鑄造開始在工業(yè)生產(chǎn)中獲得較大的發(fā)展，初期主要用此法生產(chǎn)蝸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片。
目前在我國(guó)廣泛使用的用水玻璃做粘結(jié)劑制造熔模型殼的方法是原蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代初期試驗(yàn)成功的。近年來，熔模鑄造得到了迅速發(fā)展，其工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)都有長(zhǎng)足的進(jìn)步，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)、鈦合金熔模鑄造技術(shù)、定向凝固和單晶鑄造、過濾技術(shù)、快速成形技術(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。熔模鑄造不僅能生產(chǎn)小型鑄件，而且能生產(chǎn) 鑄鐵件目前   大的熔模鑄件輪廓尺寸已近2000mm，   小的壁厚不到2mm。熔模鑄造現(xiàn)在仍然是一種先進(jìn)的成形工藝，在精、薄、強(qiáng)、復(fù)雜的鋼、鐵及高溫合金鑄件，金、銀等藝術(shù)鑄件生產(chǎn)中，都具有明顯的技術(shù)優(yōu)越性。
2)金屬型鑄造
是一種古老的鑄造方法，由我國(guó)   早發(fā)明，發(fā)現(xiàn)   早的金屬型(鐵范、銅范)是戰(zhàn)國(guó)時(shí)代用來鑄造農(nóng)具、武器、錢幣等鑄件的。約在13世紀(jì)，由于活版印刷的發(fā)展，我國(guó)曾用金屬型澆注錫活字。在19世紀(jì)中葉，我國(guó)利用泥型鑄造鐵模，用鐵模鑄造鐵炮，   出一整套金屬型鑄造大件的工藝方法。由于金屬型鑄件致密性較好，鑄件可進(jìn)行熱處理提高力學(xué)性能，所以現(xiàn)代的金屬型鑄造，廣泛用于航空航天、汽車、儀器儀表、家電等行業(yè)零部件的生產(chǎn)。金屬型鑄造的發(fā)展趨勢(shì)，主要是進(jìn)一步尋求   理想和鑄型材料，擴(kuò)大在鋼、鐵和銅合金鑄件生產(chǎn)上的應(yīng)用，并提高金屬型生產(chǎn)的自動(dòng)化水平。
3)壓力鑄造
19世紀(jì)機(jī)世界印刷工業(yè)蓬勃發(fā)展，活字(單字母的鉛字)需求日益增多，于是鑄字機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，1805年在   就出現(xiàn)了較早的鑄字機(jī)，1822年在   制造了一種用活塞壓射的鑄字機(jī)1839年活塞式壓鑄機(jī)獲得了   個(gè)壓力鑄造專利。1849年熱室壓鑄機(jī)獲得專利，開始用于低熔點(diǎn)的鉛、錫合金。1869年英國(guó)成功地生產(chǎn)一小批計(jì)算機(jī)用的齒輪、凸輪、杠桿和齒條等零件。20世紀(jì)初壓鑄鋅合金得到發(fā)展。之后壓鑄機(jī)也迅速發(fā)展。   次世界大戰(zhàn)以來，逐步形成壓鑄鋅、鋁、鎂、銅合金的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)氛日本在明治末年到大正初期，也開始了壓鑄的試制及研究。
1949年前，我國(guó)僅有上海貫一模具廠等少數(shù)廠有幾臺(tái)壓鑄機(jī)，壓鑄鋅合金20世紀(jì)40年代中后期進(jìn)口了英國(guó)的小型氣動(dòng)熱室機(jī)(上海)、捷克的Polak600型(鎖模力76t)立式冷室壓鑄機(jī)(昆明)和   I}的鎖模力100t的臥式冷室壓鑄機(jī)(重慶)，開始了壓鑄件生產(chǎn)。
20世紀(jì)50年代初，我國(guó)引進(jìn)了一些捷克生產(chǎn)的波拉克型立式冷室壓鑄機(jī)和蘇聯(lián)生產(chǎn)的壓鑄機(jī)生產(chǎn)壓鑄件。50年代末期，隨著我國(guó)壓鑄業(yè)的發(fā)展，開始自行設(shè)計(jì)制造了臥式冷室壓鑄機(jī)，同時(shí)也仿制了立式冷室壓鑄機(jī)(如國(guó)營(yíng)第511廠設(shè)計(jì)制造了Y-100型115t臥式冷室壓鑄機(jī)、長(zhǎng)春機(jī)電所研制成功了50t和150兩種型號(hào)壓鑄機(jī)等)。不久，制定了我國(guó)壓鑄機(jī)系列，60年代以來，生產(chǎn)了大批各種規(guī)格的壓鑄機(jī)。1968年我國(guó)設(shè)計(jì)制造了當(dāng)時(shí)世界上   大的4000t壓鑄機(jī)，1978年開始制定了壓鑄機(jī)的系列，統(tǒng)一了技術(shù)指標(biāo)和有關(guān)工藝性能的技術(shù)規(guī)范。之后，相繼制定了壓鑄合金、壓鑄模、壓鑄工藝、產(chǎn)品驗(yàn)收等   、部及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)了國(guó)內(nèi)壓鑄生產(chǎn)。
近年來，一些   依靠技術(shù)進(jìn)步，使鑄件薄壁化、輕量化，導(dǎo)致了以鑄件產(chǎn)量評(píng)價(jià)一個(gè)   鑄造技術(shù)發(fā)展水平的觀念發(fā)生了改變。隨著汽車、摩托車工業(yè)及機(jī)械裝備、家電、3C產(chǎn)品、日用品、建筑業(yè)等的發(fā)展，以及節(jié)能、節(jié)材諸方面的考慮，鋁合金、鎂合金、鋅合金鑄件的應(yīng)用越來越多，由于壓鑄工藝的發(fā)展，以使壓鑄件在有色金屬鑄件中所占的比例日益增多。
4)低壓與差壓鑄造
低壓鑄造是20世紀(jì)20年代初，由英國(guó)人發(fā)明的，   初主要用于巴氏合金的鑄造。同時(shí)期法國(guó)人制出了用于銅合金、鋁合金鑄造的低壓鑄造機(jī)。二次世界大戰(zhàn)中，英國(guó)用低壓鑄造法制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸。1945年后，開始探討把低壓鑄造法用于生產(chǎn)民用產(chǎn)品，如炊事用具等。1947年，用低壓鑄造法生產(chǎn)高硅鋁啤酒桶成功。50年代開始用低壓鑄造法生產(chǎn)汽車汽缸和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。1955年在德國(guó)出現(xiàn)了鑄鐵和鑄鋼的低壓鑄造專利。1965年，在英國(guó)掌握了生產(chǎn)汽車輪轂的低壓鑄造法。差壓鑄造是在20世紀(jì)60年代由保加利亞人在低壓鑄造的基礎(chǔ)上開發(fā)而成，兼有低壓鑄造和壓力釜鑄造的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在，低壓鑄造在民用產(chǎn)品領(lǐng)域主要用于汽車鋁合金輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋、大型鋁合金框架等零件的生產(chǎn)，在軍事產(chǎn)品領(lǐng)域，則主要是用于導(dǎo)彈儀器艙、殼體等部件的制造。低壓和差壓鑄造在大型、復(fù)雜、薄壁鋁合金鑄件的制造上具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)越性，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精密、薄壁輕量化，有著良好的發(fā)展前途。
5)擠壓鑄造
擠壓鑄造從1937年在前蘇聯(lián)問世到現(xiàn)在已70余年，初期主要集中于銅合金的擠壓鑄造成形工藝研究。1957年開始，我國(guó)與原蘇聯(lián)一樣，用此法擠壓鋁合金機(jī)翼，同時(shí)開展了擠壓鑄造的研究工作，20世紀(jì)70年代進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，我國(guó)大批量生產(chǎn)的擠壓鑄件品種有各種汽車鋁活塞、摩托車前叉剎車系統(tǒng)零件、空調(diào)壓縮機(jī)渦旋盤、汽車轉(zhuǎn)向節(jié)等。擠壓鑄造的發(fā)展趨勢(shì)是理論在不斷完善；擠壓合金主要集中在鋁、鎂合金及其復(fù)合材料的成形；應(yīng)用范圍從航空、航天及兵器擴(kuò)展到民用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)零件制造的輕量化和精密化。
6)離心鑄造
1809年，英國(guó)人申請(qǐng)了   個(gè)離心鑄造專利，1849年制造出   臺(tái)離心鑄管機(jī)，生產(chǎn)了長(zhǎng)3600mm，直徑為75mm的離心鑄鐵管。1862年，英國(guó)制造出立式離心鑄造機(jī)。1910年，德國(guó)人發(fā)明用移動(dòng)澆注槽生產(chǎn)金屬離心鑄管。1914年，巴西人研制成水冷金屬型離心鑄管法。1917年，   創(chuàng)造了砂型離心鑄管法。20世紀(jì)30年代后離心鑄造法被用于生產(chǎn)汽缸套、炮身、鼓輪等鑄件，40年代出現(xiàn)了離心鑄造法生產(chǎn)雙金屬?gòu)?fù)合冶金軋輥的工藝。后來又發(fā)明了涂料金屬型離心鑄造法及樹脂砂型離心鑄造法?，F(xiàn)在離心鑄造主要用于球墨鑄鐵管及軸套的生產(chǎn)。
7)連續(xù)鑄造
1857年德國(guó)人獲得了   個(gè)連續(xù)鑄造的專利。1950年以后連續(xù)鑄錠等鑄造方法在生產(chǎn)中獲得發(fā)展。1949年原蘇聯(lián)發(fā)明半連續(xù)鑄管法，目前除鑄鐵、鑄銅外，還用于鑄造銅合金型材。
8)真空吸鑄
1949原蘇聯(lián)發(fā)明真空吸鑄法，主要生產(chǎn)小型銅套的毛坯。
9)陶瓷型鑄造
20世紀(jì)50年代初英國(guó)人研究成功陶瓷型鑄造并獲得專利。且在生產(chǎn)中很快得到應(yīng)用，陶瓷型鑄造廣泛用于生產(chǎn)各種復(fù)雜精密鑄件、模具和鑄造工裝。
10)石膏型鑄造
用石膏鑄造藝術(shù)品的歷史已久遠(yuǎn)，而應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)則是在20世紀(jì)40年代初，即采用經(jīng)過蒸汽壓蒸處理的透氣性較好的安提拉(Antioch)石膏型鑄造輪胎模具。后來又發(fā)展出發(fā)泡石膏型、普通膏型用于生產(chǎn)形狀不太復(fù)雜的鋁鋅鉛等中小型鑄件。20世紀(jì)70年代隨著大型、薄壁、復(fù)雜鋁合金鑄件的發(fā)展，石膏型精密鑄造新工藝在美、德、日和我國(guó)都發(fā)展很快，特別在航天航空工業(yè)發(fā)展   快，并實(shí)現(xiàn)無余量鑄造?，F(xiàn)在石膏型已可以生產(chǎn)尺寸1000mm，壁厚1.5mm，公差0.125mm/25mm的鑄件。
11)消失模鑄造
消失模鑄造于1956年在   試驗(yàn)成功，1958年獲得專利。1960年初德國(guó)開始用于工業(yè)化生產(chǎn)。中國(guó)是繼   、德國(guó)、英國(guó)和日本之后較早研究消失模鑄造技術(shù)的   ，從1965年起，迄今為止已有40多年的歷史。1980年以前，消失模鑄造主要用于單件小批量大中型鑄件(如汽車覆蓋件模具毛坯)生產(chǎn)，泡沫模樣采用板材加工成形，型砂采用自硬樹脂砂或鐵丸(也稱為實(shí)型鑄造)。1980年以后采用無勤結(jié)劑土干砂，結(jié)合抽真空(負(fù)壓)技術(shù)進(jìn)行造型，泡沫塑料模樣則采用發(fā)泡成形，主要用于大批量小件的生產(chǎn)，歐美如   、德國(guó)的消失模鑄造以有色合金為主，而日本、中國(guó)則以黑色金屬為主。消失模鑄造的   大特點(diǎn)是能為鑄件設(shè)計(jì)提供充分的自由度，容易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，因此很有發(fā)展前景。
隨著時(shí)代的發(fā)展，特種鑄造方法和應(yīng)用，將越來越廣泛。未來必定還會(huì)出現(xiàn)一些新的特種鑄造方法。