熔模鑄造是以*終產(chǎn)品為摹本,將石蠟類(lèi)材料壓制成*光潔的蠟?zāi),在蠟(zāi)I贤糠蠖鄬幽突鸩牧希凉{料干燥硬化后形成型殼,然后將凝固在型殼內(nèi)的蠟?zāi)H刍怪鞒,再將型殼焙燒使之?jiān)固、干燥,*后再將熔化的液態(tài)金屬澆注入型殼中,液態(tài)金屬在型殼中冷卻、凝固后即成為*光潔的鑄件。這種鑄造工藝可以生產(chǎn)出精密復(fù)雜、接近于產(chǎn)品*后形狀,可不加工或很少加工就可直接使用的金屬零部件或精美工藝品,所以,它是一種近凈形的金屬液態(tài)成形工藝。與砂型鑄造方法相比,具有以下特點(diǎn):
1.鑄件尺寸精度高,表面粗糙度值低,可以實(shí)現(xiàn)少加工或無(wú)切削加工;
2.可以鑄造薄壁件或重量很輕的鑄件;特別適合鑄造帶有花紋、文字或溝槽類(lèi)的鑄件;
3.能夠鑄造特別復(fù)雜的鑄件,或?qū)⒈姸嗔慵M合、焊接。
中國(guó)是熔模鑄造技術(shù)的發(fā)源地之一。據(jù)考證,在距今2500年前的春秋時(shí)期就已出現(xiàn)了失蠟鑄造。1978年在湖北隨州出土的曾侯乙墓的尊和盤(pán)是早期失蠟鑄造的代表作。現(xiàn)代熔模鑄造工藝是在20世紀(jì)初期開(kāi)始形成。第二次世界大戰(zhàn)期間,由于國(guó)防、航空發(fā)展的需要,美、英等國(guó)首先采用熔模鑄造的方法生產(chǎn)噴氣渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。進(jìn)入80年代以來(lái),世界各地熔模鑄造的產(chǎn)量、產(chǎn)值、質(zhì)量,都有很大的增長(zhǎng)和提高,當(dāng)前熔模鑄造正向精密、大型、復(fù)雜、部件整鑄的方向發(fā)展。
我國(guó)的熔模鑄造是在50年代開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),首先從航天、航空部門(mén)逐步發(fā)展到所有的工業(yè)部門(mén)中,得到廣泛的應(yīng)用。
一.中國(guó)大陸精鑄業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r
1.中國(guó)大陸精密鑄造行業(yè)的規(guī)模
中國(guó)大陸精鑄行業(yè)雖然在20世紀(jì)50年代中期已經(jīng)建立,并逐漸得到推廣應(yīng)用,但真正的飛速發(fā)展卻是在20世紀(jì)90年代初至今的十多年間,特別是*近幾年。目前,中國(guó)熔模鑄造有兩類(lèi)水平的工藝,*類(lèi)企業(yè)采用中溫模料制模和硅溶膠或硅酸乙酯粘結(jié)劑制殼的熔模鑄造工藝,即國(guó)際通用的熔模鑄造工藝。第二類(lèi)為采用低溫模料和水玻璃粘結(jié)劑制殼工藝,其鑄件尺寸精度和表面粗糙度比*類(lèi)差,達(dá)不到國(guó)際熔模鑄造水平。根據(jù)大陸的情況,還有采用中溫或低溫模料制模,表面層采用硅溶膠、加固層采用水玻璃制殼的復(fù)合工藝,能夠在保證較高的尺寸精度和表面質(zhì)量情況下降低成本。據(jù)統(tǒng)計(jì),2001年采用*類(lèi)的廠家超過(guò)350家,年產(chǎn)量7.5萬(wàn)噸,年產(chǎn)值32.8億元;第二類(lèi)工藝生產(chǎn)廠家(包括復(fù)合工藝)超過(guò)1350家,年產(chǎn)量近20萬(wàn)噸,年產(chǎn)值15億元。而2002年,產(chǎn)量更達(dá)到32.1萬(wàn)噸,產(chǎn)值達(dá)到54.9億元。2002年的產(chǎn)量是1988年的6.4倍。而產(chǎn)值則是1988年3.3億的16.6倍。
2.工藝水平、鑄件質(zhì)量和產(chǎn)品類(lèi)別從用途和質(zhì)量水平看
目前我國(guó)精密鑄造生產(chǎn)的鑄件主要是:采用*類(lèi)工藝生產(chǎn)的航空及燃?xì)廨啓C(jī)用鑄件,質(zhì)量達(dá)到國(guó)際水平,廠家有50家,年產(chǎn)量0.5萬(wàn)噸,年產(chǎn)值4億元;采用*類(lèi)和復(fù)合工藝生產(chǎn)的商業(yè)用精鑄件,其質(zhì)量檢查項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)低于航空件,有300家左右,年產(chǎn)量7萬(wàn)噸,年產(chǎn)值28.8億元;采用第二類(lèi)工藝生產(chǎn)的尺寸精度和表面粗糙度要求低的熔模精鑄毛坯件,有1350家左右,年產(chǎn)量近20萬(wàn)噸,年產(chǎn)值15億元。從三種質(zhì)量水平鑄件的比重分布可以看出,水平高的航空精鑄件產(chǎn)量很少,僅占總產(chǎn)量的1.8%,一般商用精鑄件占25.6%,而且質(zhì)量還達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),水玻璃鑄件卻占總產(chǎn)量的72.6%?傮w與美國(guó)、英國(guó)、歐日等先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)熔模鑄件的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)相比,有明顯的差距,高質(zhì)量的精鑄件比例還很低。
盡管如此,中國(guó)熔模鑄造工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)還是有了長(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,*大的熔模鑄件的輪廓尺寸已近2m,而*小壁厚卻不到2mm。同時(shí)熔模鑄件也更趨精密,除線性公差外,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。
3.配套業(yè)務(wù)逐步齊全
由于精鑄行業(yè)的飛速發(fā)展,帶動(dòng)了相關(guān)的配套業(yè)務(wù)的快速發(fā)展。主要表現(xiàn)在模具加工、設(shè)備制造、原輔材料生產(chǎn)。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),以加工設(shè)備為主的制造精鑄用模具的專(zhuān)業(yè)廠,已經(jīng)在精鑄廠集中的地區(qū)如廣東、山東和武漢等地形成,專(zhuān)用設(shè)備的制造廠林立;精鑄原輔材料生產(chǎn)廠和供應(yīng)商已經(jīng)發(fā)展到近百家,而且由于*類(lèi)精鑄工藝生產(chǎn)所需的模料、鋯英粉、砂帶等輔料和一些先進(jìn)的設(shè)備尚不能?chē)?guó)內(nèi)生產(chǎn),每年要從國(guó)外進(jìn)口數(shù)以千噸的原輔材料。但由于我國(guó)基礎(chǔ)工業(yè)和資源條件與其他發(fā)展中國(guó)家相比要好得多,因此,精鑄服務(wù)業(yè)發(fā)展的同時(shí),還將向東南亞國(guó)家乃至世界延伸和發(fā)展他們的市場(chǎng)。
4.行業(yè)與國(guó)際水平間的差距和優(yōu)勢(shì)與國(guó)際熔模鑄造水平相比
中國(guó)的精鑄業(yè)應(yīng)用*類(lèi)工藝生產(chǎn)的航空精鑄件產(chǎn)量很少,高質(zhì)量的精鑄件也不多,大多生產(chǎn)精度要求不高的管件、五金、馬具和汽車(chē)零件,合金種類(lèi)單一,特別是高溫合金和有色合金所占的比重太小,從表2可以看出,我國(guó)的精鑄水平還是十分落后。
但是,中國(guó)的勞動(dòng)力成本較低,原材料豐富,在產(chǎn)品價(jià)格上占有較大的優(yōu)勢(shì),只要將產(chǎn)品質(zhì)量提高,在國(guó)際上仍有很大的競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí),國(guó)內(nèi)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起,機(jī)械行業(yè)向精密化、小型化發(fā)展,以及建筑行業(yè)陸續(xù)出臺(tái)的一些法規(guī)和地方法規(guī),用鑄銅和不銹鋼鑄件代替鑄鐵管件,為精鑄行業(yè)提供了*的商機(jī)。
同時(shí),中國(guó)民營(yíng)精鑄業(yè)的加盟和迅猛發(fā)展,為中國(guó)精鑄業(yè)注入了新鮮的活力,已經(jīng)成為國(guó)家精鑄業(yè)*強(qiáng)勁、也是*現(xiàn)實(shí)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。這類(lèi)企業(yè)從80年代至90年代初,多以合資和獨(dú)資的形式,從臺(tái)灣、日本等地引進(jìn)料硅溶膠制殼工藝,主要分布在沿海及周邊地區(qū),其產(chǎn)品大部分銷(xiāo)往國(guó)際市場(chǎng),同時(shí)也由于其體制先進(jìn)、機(jī)制靈活、管理高效,所以效益非常好。雖僅有20多年的發(fā)展,但已成為中國(guó)大陸精鑄業(yè)承擔(dān)出口業(yè)務(wù)的生力軍。另一方面,由于其設(shè)備設(shè)施水平高,工藝和質(zhì)量水平在國(guó)內(nèi)屬先進(jìn)水平,基本上達(dá)到了國(guó)外的一般水平,有直接出口訂單和市場(chǎng)同盟,產(chǎn)品價(jià)值保持在較高的水平,基本與國(guó)際接軌。無(wú)論從技術(shù)水平還是從營(yíng)銷(xiāo)渠道上講,他們都是國(guó)資精鑄企業(yè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。而以東風(fēng)精密鑄造有限公司等廠家為代表的一部分第二、第三類(lèi)工藝企業(yè)近年來(lái)無(wú)論工藝技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率正在加速向國(guó)際市場(chǎng)推進(jìn),并將繼續(xù)為提升中國(guó)精鑄業(yè)水平積極努力。
二.熔模精鑄業(yè)將繼續(xù)呈高速發(fā)展趨勢(shì)
目前,中國(guó)大陸已經(jīng)形成了一批在技術(shù)和管理上逐步走上國(guó)際化經(jīng)營(yíng)軌道,熟悉國(guó)際市場(chǎng)的精鑄業(yè),他們帶動(dòng)了行業(yè)的快速發(fā)展。
上個(gè)世紀(jì)以來(lái),中國(guó)大陸精鑄業(yè)年產(chǎn)值從僅占全球精鑄總產(chǎn)值的5.4%,發(fā)展到2001年的7.7%,并呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)。而中國(guó)這個(gè)巨大的市場(chǎng)給精鑄業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間。表現(xiàn)在:
1.國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不斷增大
中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得國(guó)內(nèi)的精鑄市場(chǎng)日益擴(kuò)大,如汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展帶動(dòng)汽車(chē)用精鑄產(chǎn)品產(chǎn)量與品牌的快速提升,房屋建筑業(yè)的發(fā)展使得建筑五金需求量激增,在華投資企業(yè)直接從本地區(qū)采購(gòu)零件,原國(guó)際市場(chǎng)訂單變?yōu)閲?guó)內(nèi)市場(chǎng)訂單。
2.出口逐年增長(zhǎng)
經(jīng)過(guò)10余年的努力,部分企業(yè)已能批量生產(chǎn)有一定精度要求的機(jī)器零件和高質(zhì)量的航空精鑄件,在技術(shù)和性?xún)r(jià)比上已具備挑戰(zhàn)商業(yè)件的能力,出口量逐年增加。如圖2所示,年出口量產(chǎn)值從1993年的1.57億元上升到2002年的34億元,呈高速上升勢(shì)態(tài),隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和全球采購(gòu)的深入,出口還將繼續(xù)高速增長(zhǎng)。
3.精鑄件代替砂鑄件、鍛件的市場(chǎng)廣闊
精密鑄造的優(yōu)點(diǎn)之一是能生產(chǎn)各種合金和非常復(fù)雜、薄壁的鑄件,鑄件尺寸精度高,表面粗糙度低,并能實(shí)現(xiàn)少或無(wú)切削加工,這是砂鑄和鍛件無(wú)法比擬的。隨著對(duì)零件要求的提高,將會(huì)有越來(lái)越多的砂鑄件或鍛件被精鑄件取代。
三.熔模精鑄業(yè)必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展之路
歐美等先進(jìn)國(guó)家由于鑄造成本高和出于環(huán)保的要求,已經(jīng)將污染大的砂鑄逐漸轉(zhuǎn)移到了發(fā)展中國(guó)家,精鑄業(yè)雖然沒(méi)有砂鑄業(yè)對(duì)環(huán)境的污染大,但也存在廢水廢氣的大量排放,因此,中國(guó)的精鑄業(yè)必須在環(huán)保、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、管理等方面下一番功夫,堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路。
1.環(huán)保法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求是強(qiáng)制性的,是可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)
由于制模、制殼、焙燒、熔煉、澆注、清理和切割等熔模鑄造生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)?赡艹霈F(xiàn)污染源,我國(guó)已出臺(tái)的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理辦法》法律和《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》法規(guī),對(duì)環(huán)境保護(hù)做了明確的規(guī)定。我國(guó)現(xiàn)行實(shí)行的3級(jí)5類(lèi)環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)體系,對(duì)環(huán)境質(zhì)量、污染物排放、環(huán)境監(jiān)測(cè)等均有明確的標(biāo)準(zhǔn)。
2.精、優(yōu)、輕、重、綠是產(chǎn)品發(fā)展的方向
"精",就是精密、準(zhǔn)確;"優(yōu)"即無(wú)缺陷;"輕"是結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的輕量化;"重"是重要件;"綠"即清潔生產(chǎn),綠色鑄造。這是精鑄企業(yè)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要衡量指標(biāo)。
3.改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提升產(chǎn)品品質(zhì)是中國(guó)精鑄企業(yè)的共同責(zé)任
中國(guó)精鑄行業(yè)入世后必須全面提升鑄件品質(zhì)、改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增加合金種類(lèi)。一是通過(guò)引進(jìn)和研制合金純凈化設(shè)備、技術(shù),提高冶金質(zhì)量;二是通過(guò)應(yīng)用凝固模擬軟件等重視鑄件工藝設(shè)計(jì),提高一次成品率;三是嚴(yán)格制造過(guò)程控制,在制模、制殼材料和工藝設(shè)備上增大投入,并致力質(zhì)量體系的有效運(yùn)行;四是通過(guò)建立和充實(shí)鑄件矯正、修飾設(shè)備及不易損壞鑄件的清理設(shè)備,加強(qiáng)后處理工藝,使鑄件更精密美觀;五是完善鑄件無(wú)損檢測(cè)設(shè)備,提升品質(zhì)保證能力。
4.精鑄產(chǎn)品"三化"
即精益化--以消耗*少資源制造增值的產(chǎn)品,甚至將產(chǎn)品做成藝術(shù)品;系列化--按市場(chǎng)布局,"有所為,有所不為",對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品做系列劃分,開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品要系統(tǒng)論證,體現(xiàn)寬型譜和企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展方向;模塊化--對(duì)已有產(chǎn)品向橫向延伸開(kāi)來(lái),以滿(mǎn)足用戶(hù)需求和價(jià)值,實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)品為主向以工藝為主的轉(zhuǎn)化,進(jìn)一步提升產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
5.大力推進(jìn)工藝裝備的