這幾天一直糾結(jié)在失蠟法的歷史中不能自拔,試圖去發(fā)現(xiàn)更多更有意義的故事來見證熔模精密鑄造的發(fā)展史。 在19世紀(jì)末期,失蠟法被牙醫(yī)用來制作牙科鑄件。進(jìn)入20世紀(jì),人們對失蠟法所用粘結(jié)劑進(jìn)行改良。德國人厄爾德爾(W.Erdel)和卡爾.普蘭杰(Karl.Prange)在1929年借用亞洲的失蠟法鑄造工藝原理創(chuàng)造出來硅酸乙酯水解液作為粘結(jié)劑進(jìn)行熔模型殼制造,當(dāng)時主要還是用來制作假牙。直到第二次世界大戰(zhàn)初期,人們發(fā)現(xiàn)Austenal實(shí)驗(yàn)室為外科移植手術(shù)研制的鈷基合金在高溫下有優(yōu)異的性能,可用于渦輪增壓器。但是,這類合金很難加工。于是,借助于古失蠟法的原理,再加上現(xiàn)代粘結(jié)劑元素,熔模精密鑄造這個新的名詞誕生了。這也就是第一篇那個故事。從1900年到1940年,有關(guān)熔模精密鑄造的專利就有400件以上。實(shí)際上這個時候西方所申請的熔模精密鑄造工藝已經(jīng)與古法有了很大的提高和改良:蠟?zāi)5闹圃煲呀?jīng)從手工變成了機(jī)械加工,粘結(jié)劑已經(jīng)由粘土變成了硅酸乙酯水解液,產(chǎn)品已經(jīng)從青銅器、鐘、祭祀用品、佛像等發(fā)展到牙科鑄件,渦輪增壓器用葉片等。 實(shí)際上在50年代,已經(jīng)有人提出用硅溶膠做粘結(jié)劑來制作熔模鑄造型殼,而且美國已經(jīng)制造出了現(xiàn)在流行的30%二氧化硅的硅溶膠。 20世紀(jì)70年代,我國哈爾冰汽輪機(jī)廠最早把鋁礬土作為耐火材料,替代常規(guī)的剛玉粉制造熔模型殼。原蘇聯(lián)出現(xiàn)了采用水玻璃,磷酸鹽等做粘結(jié)劑的電泳制殼工藝。 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。熔模鑄造工藝的各環(huán)節(jié)都有長足的進(jìn)步,對熔模鑄造發(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,而最小的壁厚卻不到2mm。同時熔模鑄件在尺寸精度(形位公差)、表面粗糙度方面也大為提高。 另外,材質(zhì)的改進(jìn)、工藝技術(shù)的發(fā)展使得鑄件性能越來越好。渦輪葉片就是一個很好的例子。凝固技術(shù)的發(fā)展對鑄件性能提高也起到很大的助力,從傳統(tǒng)的等軸晶(EQ),到定向凝固的柱狀晶(DS),再發(fā)展到單晶(SC),使渦輪葉片的工作溫度提高100攝氏度以上。 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的方法生產(chǎn)出精密復(fù)雜的飛機(jī)發(fā)動機(jī)零件。它不僅減輕了機(jī)器的重量,提高了壽命,取得了很好的效果。 熱等靜壓(HIP)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,使渦輪葉片等鑄件如虎添翼。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,使鑄件性能波動和分散程度降低到原來的六分之一。 20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的快速成型技術(shù)(RPT),使熔模鑄造的生產(chǎn)試制效率提高了很多。人民不用再擔(dān)憂繁長的模具制造周期,而是直接開始工藝設(shè)計(jì),為新品的快速開發(fā)提供了可靠的保障。 縱觀熔模鑄造的發(fā)展史,從三個維度進(jìn)行進(jìn)行縱橫交錯發(fā)展,就像硅溶膠中的二氧化硅粒子脫水膠凝,形成發(fā)達(dá)的立體、交錯的三維結(jié)構(gòu)。這三個維度就是新材料、新工藝、新設(shè)備。這三個維度使熔模鑄造的今天更燦爛,明天更輝煌。 實(shí)際上,熔模精密鑄造的發(fā)展史,也是人類社會邁向進(jìn)步的發(fā)展史,從最初的手工操作到現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)備,3D打印,人工智能,熔模精密鑄造工藝已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。但是,這其中的每一步,都是人類社會智慧的結(jié)晶。我們期待著熔模鑄造的明天更美好,熔模鑄造的從業(yè)者會更多,收入會更多。當(dāng)然,這一切都需要每一位鑄造工作者來創(chuàng)造。 |
|