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快速铸造和快速精密铸造技术的分析与发展
介绍了快速原形技术和铸造技术相结合的快速铸造技术及其周内外的现状和发展趋势。利用快速原型技术可直接或间接制造铸造用消逝模、铸造模样、模板、铸型、型芯或型壳等，也可制作精密铸造的熔模、精密铸造用模具或其他丁艺装备以及直接制造精铸型壳。利用快速原形原理，在型砂或陶瓷粉末上喷射粘接剂和催化剂，固化后即得一定厚度的铸型，在铸型的内表面涂敷或浸渍涂料即可用于浇铸金属件。快速铸造技术能提高生产效率，适合各种复杂零件的单件小批量生产，具有宽阔的应用前景。 20世纪80年月末期发展起来的快速成形技术是先进制造技术的重要组成部分．是制造技术领域的重大突破，其最大特点就在于其制造的高柔性，即无需任何专用工具，由零件的CAD模型，直接驱动设备完成零件或零件原型的成形制造：只需转变零件的CAD模型，就能很便利地获得相应的零件或原型。目前以立体光刻技术(又称液态光敏树脂选择性固化、光固化造型)(SLA)、分层实体制造技术(LOM)、选择性激光烧结技术(SLS)、熔融沉积技术(FDM)、三维印刷技术(3DP)、热翅性材料选择性喷洒(Ink-jet)等工艺方法为主。SLA工艺是其中最成熟、应用最广、精度最高的一种方法。快速原型取代铸造的木模或蜡模与铸造结合的应用领域日趋广泛，对于提高单件或小批量铸造的生产效率有重要作用，这种结合必将推动铸造业乃至整个机械行业的一次重大变革。 1快速铸造与快速精密铸造技术 铸造是最重要的制造技术之一，在零件的复杂性和材料适应性方面具有无可比拟的优势，但其柔性较差，铸型的制造往往需要一个较长的周期，铸造工艺装备较多，成本较高，铸件的结构和尺寸的转变将会直接影响铸型(还包括铸模)的设计、制造、装配等较长和较复杂的工艺过程。 快速成型技术与传统铸造技术相结合，形成了快速铸造技术。其基本原理是利用快速成型技术直接或间接制造铸造用消逝模、聚苯乙烯消逝模凹模、模样、模板、铸型、型芯或型壳等，然后结合传统铸造丁艺，快捷地制造金属零件。快速成型技术为实现铸造的短周期、多品种、低费用、高精度供应了一条捷径。 快速成型技术与铸造工艺的结合使得快速成型技术与铸造技术两者的优点均得到最充分的发挥。快速成型技术制造速度快、成本低，可制造复杂零件，并町预先消退缺陷；而铸造则几乎可成型任何一种金属，且不受外形、大小的限制，成本低廉。但从设计到做模样、模型到铸造周期较长。而它们两者的结合正可扬长避短，使冗长的设计、修改、再设计到制模这一过程大大简化和缩短。砂型铸造、金属型铸造、压力铸造、石膏型铸造、熔模铸造和消逝模铸造均可与快速成型技术结合，快速成型为它们供应合格的模样、熔模、陶瓷犁甚至压型、金属型模具。快速成型技术还可为砂型铸造、消逝模铸造、石膏型铸造供应模样。 快速成型技术与精密铸造下艺相结合则形成快速精密铸造技术．其工艺过程是用快速成型技术制得的原型(如SLA法的光固化树脂原型)代替熔模铸造巾的蜡模，在其上涂挂耐火型壳，高温焙烧使树脂原形燃烧去除，最终造型浇注，从而实现缩短生产周期(只需几小时)和降低成本的目的。这尤在新产品试制，少量多品种，具有自由曲面的中小型铸件生产方面有宽阔的应用前景。 2快速铸造和快速精密铸造的应用 2.1快速成型技术在熔模精密铸造中的应用 20世纪90年月起。美国、日本以及西欧等国家就开始研究利用快速原型进行快速精密铸造，目前这种趋势有增无减。总体而言，快速成型技术在熔模精密铸造中主要有以下几个方面的应用。 (1)制作精密铸造的熔模几乎全部快速成型技术制作的原型都可以作为熔模铸造的熔模。采用快速成型技术制造零件原型，代替蜡模进行精密铸造。原则上可以制造任意合金的零件。采用这种方法不需要特别的模具和r装，可大大降低单件制造周期和成本。总体来讲。尽管SL法与熔模铸造丁艺还有一些不适应之处，但由于制成的模样尺寸精度和表面质量好而备受青睐，在国外，特殊是在航天航空和军工部门的熔模铸造中，应用相当广泛明。SLS法模样质量虽然较SL法略逊一筹．但简单适应熔模铸造的工艺要求，所以在国内外熔模铸造巾应用越来越多。FDM法制作的原型尽管最简单适应熔模铸造。但在制成蜡模的尺寸精度和表面质量上不如人意。虽然LOM法模样质量尚可，但又难以适应铸造1j艺，在推广中受到限制。 (2)制作精密铸造用模具或其他工艺装备用快速成型方法制作精铸压型有两种方法：一种是先制成母模，再翻制环氧树脂或硅橡胶压型；另一种是将CAD系统中生成的压型三维几何模型A接输入快速成型机制成树脂压型，这种胝型主要适合小批量生产(几十件)。假如在母模表面喷涂约2mm厚的金属层，然后充填
