熔模铸造又称失蜡铸造,是一种少切削、无切削的特种铸造方法,形成的铸件的工作面无需机械加工或只需局部打磨,即可达到类似抛光铸件的尺寸精度和表面粗糙度。
熔模铸造的典型特征是不开型取模,利用熔化、溶解或烧失等方法脱除母模,获得铸型空腔,铸型可加热后浇入金属。熔模铸造形成的产品精密、复杂,接近于零件最终的形状,可不加工或很少加工即直接使用,是一种近净形成形的先进工艺。
在熔模铸造中,采用常规的涂料涂挂、撒砂等传统生产工艺无法实现复杂狭窄的铸件内腔。航空发动机、燃气轮机空心涡轮叶片的冷却通道迂回曲折,必须采用陶瓷型芯形成空腔。涡轮叶片的形状尺寸、组织结构和性能直接影响飞机和发动机的性能、结构重量系数、寿命和制造成本等各种重要指标。因此熔模铸造技术是先进航空装备和民用航空产品向轻量化、精确化、长寿命、低成本方向发展的重要技术基础。
以陶瓷型芯在熔模铸造领域的应用为例,熔模铸造的具体工艺流程情况如下:
20 世纪 40 年代熔模铸造开始用于工业生产,广泛应用于航空、军工、化工、能源、交通运输等行业。熔模铸造有如下优势:
①铸件表面光洁度高;
②铸件尺寸精度高;
③材料利用率高(70%~90%);
④几乎不受合金种类限制,并可铸造各种结构复杂的铸件。
尤其是 20 世纪 70 年代末,热等静压(HIP)技术被广泛应用于铸件的后处理,使得某些铸造缺陷得以被消除,从而有效改善了铸件的力学性能及稳定性。
2018 年全球熔模铸造产业总产值 142 亿美元,中国占全球熔模铸造行业产值的比例约为 21%。全球熔模铸造产业中,支撑其增长率的主要行业为航空产业1。