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熔模精密铸造马吉生介绍1977年毕业于清华大学机械系铸造专业高级工程师中国铸协铸造工程师资格认证专家中国铸协精铸分会副秘书长中国铸协教育培训委员会委员联系电话:010-63851604(H)13901071900电子邮箱:mjs1950@sina.com绪论一、特种铸造简介砂型铸造以外的铸造方法，统称“特种铸造”砂型铸造示意图特种铸造的方法很多,而且还在不断的发展着。最常见的特铸方法有：熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造、连续铸造。二、特种铸造与砂型铸造的区别随着科技进步，对铸件提出了更高的要求，出现特种铸造。1.改变模型材料2.改变铸型材料3.改变浇注方法及冷凝条件有1或2、或1、2、3区别的都称特种铸造三、特种铸造的优点1.件精密，可少、无切削加工铸件尺寸精度是指铸件尺寸的精确程度，即误差大小。铸件尺寸与图纸要求尺寸的误差越大，则精度越差。现国家标准将铸件尺寸精度分为十六级。铸件尺寸公差与铸件基本尺寸有关。此外，还和合金种类、铸造方法种类有关。黑色金属铜合金轻金属合金砂型手工造型11~1510~159~13砂型机器造型及壳型8~108~107~9金属型铸造7~97~96~8压力铸造6~85~7熔模铸造4~64~64~62.件内部质量和力学性能好3.降低金属消耗和铸件废品率4.简化工序5.改善劳动条件，提高劳产率。四、特种铸造应用范围很广，用于各行各业但各自有其特点及应用范围第1章熔模铸造§1概述一、熔模铸造工艺过程蜡模零件压蜡模组焊模组上涂料、撒砂、干燥脱蜡焙烧浇注除壳清理制模制壳脱蜡焙烧浇注清理↓↓↓↓↓工艺过程归纳为工艺过程二、工艺过程特点1.用易熔模，不用开箱取模2.液体涂料，铸型光洁、精确3.热壳浇注，金属液对型壳的复印性好工艺特点熔模铸造：液体涂料复印蜡模不用开箱取模热壳浇注砂型铸造：固体砂复印模样要开箱取摸铸型不加热三、应用复杂、高精度、中小件合金不限生产批量限制不大分两类件1.航空、航天上用零件2.商品件（常规武器及一般机器件、文体用品、艺术品）前者质量高价格贵飞机飞机发动机定向凝固叶片和单晶叶片飞机叶片（空心）壳体热交换器前机匣万向连轴接枪支零件坦克件高尔夫球杆头宝石戒指树40四、发展史有四千多年的历史，埃及中国和印度是最早的起源国家。20世纪30年代应用于工业生产。进年来，我国的铸造生产发展很快，中国已连续十年排名世界第一。2002年中国铸件产量为1626万吨，2007年达到3127万吨，5年间铸件总产量增长了92%。占全世界铸件总产量的1/3，是第二名美国总产量的2倍多。我国精铸发展尤为迅速，进几年以20%-25%的速度增长。210北美有精密铸造厂约210家，占21%15045欧洲有精密铸造厂近200家，占17%，主要分布在英、法、德、意、西705045040东亚约600家，其中我国大陆占全球厂家数的41%精密铸造行业15045561200152103010407050250450+东欧，捷克、斯洛伐克、波兰等印度及东南亚国家巴西等南美洲国家中国占世界精密铸造总产值的16.4%。其他2%亚洲15.4%中国16.4%欧洲23%北美41.8%精密铸造产值地域分布出口从无到2003年50亿，占总产值近50%，已走向国际年产值01020304019972003年199119931995200001.63.1112340()亿据粗略统计，我国2007年出口商用精铸件产量达到20万吨以上，是2003年产量的一倍。年均增长速度约20%。据2008年10月在美国举行的第12届世界精铸年会上，有关世界各国精密铸造发展动态的报导显示，2007年全球100亿美元的精铸市场份额中，中国为20亿美元占20%，居世界第三位，仅次于美国（占38%）和西欧（占28%）。我国熔模精密铸造现状熔模精密铸造作为一种先进的零件成形工艺，在制造业中得到广泛的应用，我国改革开放以来，国民经济持续高速的发展，同时随着全球经济一体化的进程，中国已发展成为全世界制造业的中心，因而我国熔模铸造业得到了极快的发展，据粗略估计近几年我国熔模铸造产值年均增长速度达到20～25%，是我国铸造业中发展最快的行业之一。与发达国家相比也是非常独特的。目前我国具有两类不同水平的熔模精铸工艺：第一类为国际通用的熔模精铸工艺，即采用中温模料制模,硅溶胶或硅酸乙酯粘结剂制壳为基本工艺，铸件质量达到国际熔模铸件的水平。采用此类工艺的生产企业又分为两种：一是用该工艺生产航空航天、军工及燃气轮机等高质量精铸件的企业；二是用该工艺生产以供出口为主的商用精铸件的企业。我国熔模精密铸造工艺发展的特点第二类为我国传统的熔模精铸工艺：即采用低温模料制模，以水玻璃粘结剂制壳为基本工艺，其铸件尺寸精度和表面粗糙度虽不及第一类工艺的水平，但它具有制造成本低，生产周期短的特点。用这种工艺生产结构形状复杂的中小型炭钢零件为主，其工艺优势是其他铸造方法不可比的，它为零件的功能优化和轻量化提供了条件，因而这一工艺在制造业中具有广阔的应用前景。我国熔模精密铸造企业的分类按第一类工艺分类精铸产品典型代表企业1、航空航天、燃汽轮机及增压器类高质量要求的精铸件生产企业：西安航空动力公司铸造厂北京航空材料研究院贵州安吉航空精密铸造公司贵州新艺机械厂沈阳黎明发动机公司精铸中心南方航空工业公司精铸厂哈尔滨鑫润工业公司大同北方天力增压技术公司无锡范尼韦尔公司按第一类工艺分类商用精铸产品典型代表企业2、主要供出口的商用不锈钢、合金钢及炭钢精铸件生产企业：东营嘉扬精密金属公司无锡鹰普精密铸造公司无锡锡昶精铸公司石家庄艾力格不锈钢制品公司泰州金鼎精密铸造公司高密永和精密铸造公司浙江时代铸造公司江西永发上海精铸公司深圳吉邦实业发展公司第二类工艺分类精铸产品典型代表企业3、用传统精铸工艺生产炭钢及低合金钢民用精铸件生产企业：东风精密铸造公司宁波万冠熔模精铸公司宁波通达精铸公司宁波永茂熔模精铸公司无锡宏达精铸公司江苏万恒铸业公司安徽应流铸业公司江西南特工程机械公司山东临清中远精铸公司序号省市（区）精铸件总产量（万吨）全硅溶胶精铸工艺水玻璃精铸工艺产量（万吨）工厂数产量（万吨）工厂数1北京1.680.0841.60282天津2.080.0832.00353河北5.701.70454.00654山西1.060.0631.00255内蒙0.450.0520.40106辽宁3.601.10352.50607吉林1.501.50408黑龙江0.660.0620.60189上海1.400.40121.003010江苏11.202.20509.0022011浙江43.701.704042.0045012安徽2.350.1522.202813福建2.901.30301.603014江西2.160.1672.004015山东11.003.00808.0012016河南7.160.1677.0010017湖北5.220.22105.007518湖南0.830.0320.802519广东8.707.501801.203520广西0.660.0620.601521四川3.100.1053.004522重庆0.860.0630.802023陕西2.600.1042.506024甘肃0.200.20525宁夏0.340.0420.306合计121.1120.31530100.8015852007年各地区精铸生产工厂数及产量合计：精铸件年总产量：121.11万吨硅溶胶工艺：产量20.31万吨厂家530水玻璃工艺：产量100.80万吨厂家1585一、高质量要求精铸件生产企业发展状况我国生产高质量要求精铸件的企业，根据其精铸件的不同用途和要求以及不同材质而分为以下几种类型：1、从属于航空及航天发动机及飞机制造、舰船用燃气轮机制造等大型骨干军工企业的精密铸造厂（车间）其精铸件是以航空涡轮叶片、喷咀壳体、叶轮以及复杂的热端部件的结构件、仪表零件等为主，精铸件的材质是以铸造高温合金为主，其次为耐热钢和不锈钢。除对铸件的尺寸和表面粗糙度有严格的要求外，对其内部质量均有严格特殊的检验要求。这一类企业中又以航空发动机精密铸造为最高水平，其主要精铸工艺技术的特点为：表面细化的等轴晶复杂空心无余量精铸叶片、复杂空心定向凝固柱状晶无余量精铸叶片、复杂空心定向凝固单晶无余量精铸叶片、大型复杂整体（也有含空心叶片或支板）无余量精铸件、大比表面积超薄复杂结构件等。由于近年来高性能航空发动机制造技术呈现以下趋势：①轻量化、整体化制造技术；②新型结构件精密制坯技术；③航空发动机制造技术新工艺；④面向零件的专业化生产线；⑤信息技术与制造技术相结合。因此，我国航空精铸企业正围绕上述发展趋势，努力创新开发和发展以下技术。①无余量大型、复杂、薄壁、整体精铸件的开发，如扩压器整体铸件、机匣壳体等。②由于毛坯结构的变化，制坯方法亦将发生重大变化，即由于产品轻量化和整体化而要求大量采用精铸毛坯取代传统的大余量毛坯，航空发动机上的精铸件将由18%增至44%以上，因此将承担更多的新产品和新技术开发。③由于航空发动机叶片和结构件的整体化而使零件的结构更为复杂，因而将推动精密铸造技术的发展，如定向凝固和单晶技术的发展，陶瓷型芯技术的发展、新型制模材料和制壳材料的发展等。④精铸用制模制壳材料、等静压坩埚、陶瓷型芯材料和制造走专业化研发和生产的道路。⑤信息技术与制造技术相结合，如铸造仿真技术，利用计算机开展合金化学成分设计、凝固过程数值模拟、凝固过程缺陷预测，凝固过程数据采集、凝固过程设备控制以及3C（CAD/CAM/CAE）在铸造过程的推广应用。目前我国这一类精铸厂点的龙头企业约有5至6家，再加上其他一些厂点共计有近20家，它代表了我国熔模精密铸造技术的最高水平，年总产值大约在10亿元(人民币)左右。此外在西安还有一家与英国著名航空企业罗尔斯罗伊斯公司合资的专门生产航空叶片的西安西罗精铸叶片制造公司。2、为蒸汽或燃气涡轮机提供精铸叶片的精铸企业我国各大型汽轮机制造企业原均设有精密铸造车间，生产本企业需要的各种精铸叶片和其他另件，随着国有大中型企业深化改革，专业化社会化分工的变化，汽轮机制造公司不再设立精铸车间，如哈尔滨汽轮机公司，上海汽轮机公司，通过主辅分离的体制改革，将原精铸车间、铸造分厂剥离改制，分别成立了民营的哈尔滨鑫润工业公司和上海宏钢锻铸公司，上海宏钢公司以汽轮机大型铸件的树脂砂铸造为主，而精铸件则和其他汽轮机制造公司一样，向社会合适的专业化精铸厂采购。哈尔滨鑫润工业公司则成为国内汽轮机行业最大的专业化精铸生产企业，2007年销售额达到5000万元(人民币)，其主要工艺包括低温模料和中温模料制模、全硅溶胶型壳、表面晶粒细化处理、高温合金真空冶炼、真空浇注、双相合金钢冶炼、数控加工等，其主要关键装备有美国进口50kg三室真空感应熔化炉、国产100kg真空感应熔化炉、50吨高压射蜡机、各种数控加工设备等，并配备有进口直读光谱仪、超声波探伤仪、磁粉探伤仪等一系列理化检测设备，可以生产高温合金、耐热不锈钢、双相合金钢等多种材质的精铸件，并可将精铸件经数控加工实现零件成品供货。目前主要为火电汽轮机、核电汽轮机，燃气轮机生产叶片、泵轮，也为石油化工、造纸行业、民用航空提供精密铸造零件，并为GE、Boeing提供压气机叶片和航空结构件，该公司已为国内外提供200MW至1000MW汽轮机配套精铸导叶片，能生产长度1米，重量68kg，最大厚度60毫米，型线呈三维弯扭的精铸导叶片，该工艺技术曾获得国家发明专利，被列为国家火炬计划项目，成为国家发电行业特色产业化基地成员，为秦山650MW核电机组提供产品，成为少数具有核产品生产技术的厂家之一。该公司还在生产大型船舰燃气轮机高温合金动叶片，导叶片方面具有较强的技术实力和成熟经验。因此该公司是我国民用机械行业中，真空高温合金精密铸造的领先企业。3、生产增压器涡轮的专业精铸企业为节能减排和提高功率，在内燃机上已普遍应用涡轮增压技术