鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)及應(yīng)用

沈偉杰

（上海橫河電機(jī)有限公司，上海 201805）

鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)及應(yīng)用

沈偉杰

（上海橫河電機(jī)有限公司，上海 201805）

本文闡述鋁合金和熔模精密鑄造相關(guān)內(nèi)容，著重分析鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)與應(yīng)用情況，最后探討鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

鋁合金 熔模精密鑄造技術(shù) 金屬類(lèi)材料

引言

在社會(huì)環(huán)境、國(guó)家政策等諸多因素的影響下，我國(guó)重工業(yè)得到了顯著發(fā)展。在此新形勢(shì)下，重工業(yè)在發(fā)展進(jìn)程中逐漸提高了對(duì)金屬制作材料的要求，包括金屬制作材料的質(zhì)量、性能等。為了滿(mǎn)足重工業(yè)的發(fā)展條件，鋁合金材料作為強(qiáng)度、耐腐蝕度等均比鋼鐵材料高的金屬材料，逐漸被廣泛應(yīng)用到重工業(yè)發(fā)展，其中鋁合金熔模精密鑄造的應(yīng)用最為顯著。近年來(lái)，社會(huì)各界均認(rèn)識(shí)到鋁合金在機(jī)械設(shè)備中的重要性，因此市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下出現(xiàn)了大量鋁合金生產(chǎn)企業(yè)。本文展開(kāi)對(duì)鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的相關(guān)研究，通過(guò)對(duì)技術(shù)的闡述及應(yīng)用分析，為日后促進(jìn)鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 鋁合金熔模精密鑄造概述

1.1 鋁合金

鋁合金是現(xiàn)代社會(huì)中比較常用的一種有色金屬材料，其在航空航天、機(jī)械制造以及化學(xué)工業(yè)中均具有較為突出的作用。由此可見(jiàn)，鋁合金是當(dāng)前時(shí)代下，工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中十分重要的金屬材料。通常情況下，鋁合金是由鋅、錳、銅以及鎂等多種元素共同構(gòu)成的，其表面會(huì)在空氣相對(duì)干燥的環(huán)境下形成具有保護(hù)性質(zhì)的氧化層。鋁合金在發(fā)展過(guò)程中體現(xiàn)出的物質(zhì)特性相對(duì)較多。第一，鋁合金的強(qiáng)硬度較高，通常情況下高于鋼制材料的強(qiáng)硬度[1]。第二，鋁合金的密度較低，因此其具有較強(qiáng)的可塑性，可以根據(jù)實(shí)際情況將其加工成不同型號(hào)的材料。第三，鋁合金具有一定的導(dǎo)電性和抗腐蝕性。基于鋁合金的上述特性，鋁合金在工業(yè)中的使用頻率僅次于鋼制材料。

1.2 熔模精密鑄造工藝

熔模精密鑄造方法從古代追溯而來(lái)，主要是指將蠟做成相應(yīng)的模型，并在蠟?zāi)Ｐ偷耐獠客磕ň哂心突鹦再|(zhì)的粘土，隨后對(duì)蠟?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行烘干加熱，直至火將蠟全部融化后，其蠟油全部流出，得到由耐火性質(zhì)材料包裹的空殼。在此基礎(chǔ)上，將所需要的金屬材料融化后全部倒入耐火材料包裹的空殼中，并采取相應(yīng)的手段使金屬冷卻，最后再將冷卻后金屬外部的耐火材料敲碎，由此得到材料內(nèi)部的金屬模型[2]。上述相應(yīng)手段，就稱(chēng)之為熔模精密鑄造工藝。該精密鑄造方法從古代流傳下來(lái)，我國(guó)殷商時(shí)期的文物便是采用該工藝完成的。現(xiàn)代社會(huì)中，采用鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)，是將其廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備制造中的重要手段。

2 鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)與應(yīng)用

2.1 熔模制作技術(shù)與應(yīng)用

通過(guò)對(duì)鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的深入分析發(fā)現(xiàn)，在鋁合金熔模精密鑄造應(yīng)用過(guò)程中，其精密鑄造所選用的模型材料的性能、蠟?zāi)５馁|(zhì)量等，均會(huì)影響最后鋁合金表面形成的粗糙程度。究其原因，鋁合金材料的物質(zhì)性能體現(xiàn)為其密度較低、熔點(diǎn)較低，在相對(duì)干燥的空氣中，該金屬材料將會(huì)自動(dòng)形成具有保護(hù)性能的氧化膜，無(wú)法通過(guò)對(duì)蠟?zāi)：丸T造壁上的微小孔穴加以復(fù)制。因此在鋁合金熔模精密鑄造后，其表面相對(duì)不夠平整[3]。為了滿(mǎn)足當(dāng)前工業(yè)發(fā)展的需要，通過(guò)對(duì)鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的深入研究，在技術(shù)應(yīng)用研究中加強(qiáng)了對(duì)高強(qiáng)度性能膜料的研究，并提升了鋁合金熔模制作技術(shù)水平。該技術(shù)普遍應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備零件的制作，如對(duì)熔模鑄造技術(shù)中壓蠟機(jī)熔模件的制造。

2.2 石膏熔模鑄造技術(shù)與應(yīng)用

在鋁合金熔模鑄造技術(shù)分析過(guò)程中，本文認(rèn)為石膏熔模鑄造技術(shù)是該技術(shù)中比較常用的技術(shù)之一，主要是該技術(shù)具有良好的復(fù)制性，對(duì)尺寸要求較高的鑄件也有生較好的鑄造效果。但采用石膏熔模鑄造技術(shù)過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)降低對(duì)石膏熔模鑄造技術(shù)下鑄件表面的精度要求。因?yàn)槭嗳勰ｈT造技術(shù)鑄件過(guò)程中通常采用熱模澆注，容易導(dǎo)致澆注出的鑄件薄厚程度不統(tǒng)一。石膏熔模鑄造技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)操作的規(guī)范性，明確石膏粉與水的混合標(biāo)準(zhǔn)，保證二者在真空環(huán)境下實(shí)現(xiàn)攪拌，以保證工藝質(zhì)量的可靠性。一般情況下，石膏熔模鑄造技術(shù)的應(yīng)用，普遍用于制作對(duì)精度要求不高的機(jī)械設(shè)備零件。

2.3 陶瓷熔模鑄造技術(shù)與應(yīng)用

陶瓷熔模鑄造技術(shù)是相對(duì)高端的鑄造技術(shù)。在鋁合金熔模鑄造技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，鋁合金具有密度和強(qiáng)度較低的特點(diǎn)。因此，鑄件在脫蠟時(shí)，應(yīng)注意對(duì)原有澆注系統(tǒng)的保留。此外，鋁合金熔模鑄件材料受密度和強(qiáng)度的影響，其熱沖擊力相對(duì)較弱。因此，在鑄件過(guò)程中，應(yīng)注意對(duì)溫度和濕度的控制。在陶瓷熔模鑄造技術(shù)使用過(guò)程中，保持溫度和濕度的方法很多。通常，可以采用減少陶瓷殼里外包裹粘土的數(shù)量，通過(guò)提高撒砂粒密度的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和濕度的保留。通常情況下，陶瓷熔模鑄造技術(shù)在工業(yè)機(jī)械制造中的使用，普遍應(yīng)用于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜的中型和小型鋁合金鑄件。

3 鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的不斷進(jìn)步與發(fā)展，科學(xué)技術(shù)隨之更新，鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)日益成熟，并廣泛應(yīng)用到各行業(yè)的機(jī)械設(shè)備鑄件中。近年來(lái)，城市化進(jìn)程明顯加快，現(xiàn)代工業(yè)對(duì)鋁合金的使用頻率顯著提升，對(duì)鋁合金鑄件技術(shù)的要求日益提高。當(dāng)前，不僅注重鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)下尺寸的精確性、表面的平整性，同時(shí)也注重其內(nèi)在的質(zhì)量問(wèn)題。為此，包括石膏熔模鑄造技術(shù)和陶瓷熔模鑄造技術(shù)在內(nèi)的多種鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)，逐漸在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上得到了創(chuàng)新式的研發(fā)。在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)下，伴隨著大型機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)復(fù)雜性，為了滿(mǎn)足工業(yè)機(jī)械設(shè)備零件對(duì)鑄造技術(shù)的要求，鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)也將向形狀和結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的方向發(fā)展?？梢?jiàn)，在鋁合金熔模鑄造技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，將提出對(duì)熔模鑄造工藝更高的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

就當(dāng)前鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，我國(guó)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，研究時(shí)間、研究水平均不同程度地呈現(xiàn)出落后趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)于鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)的相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前該技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備制造和應(yīng)用領(lǐng)域方面，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)和發(fā)展意義重大。本文在研究鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)及應(yīng)用過(guò)程中，闡述二者內(nèi)容，深入分析鋁合金熔模精密鑄造的相關(guān)技術(shù)，并探討其在機(jī)械設(shè)備中的具體應(yīng)用，最后簡(jiǎn)述其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以期為日后提升鋁合金熔模精密鑄造技術(shù)應(yīng)用水平提供寶貴借鑒。

[1]樊振中，徐秀利，王玉靈，等.熔模精密鑄造技術(shù)在航空工業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展[J].特種鑄造及有色合金，2014，8（3）：285-289.

[2]周明智，朱春臨，陳奇海，等.精密熔模鑄造技術(shù)在雷達(dá)產(chǎn)品中的應(yīng)用[J].電子機(jī)械工程，2013，9（4）：46-48.

[3]邵珩，羅志輝，李巖，等.鋁合金熔模精密鑄造界面換熱系數(shù)測(cè)量[J].鑄造，2014，3（10）：1010-1013.

Investment Casting Technology of Aluminum Alloy and Its Application

SHEN Weijie
(Shanghai Yokogawa Electric Co., Ltd., Shanghai 201805)

In this paper, the contents of aluminum alloy and investment casting are expounded. The investment casting technology and application of aluminum alloy are analyzed emphatically. Finally, the future development trend of aluminum alloy investment casting technology is discussed.

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