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【摘 要】随着铸造技术的发展，为了适应新的条件下对材料加工技术的新要求，精密铸造技术（即失蜡铸造）应运而生。本文首先分析了我国精密铸造技术的研究现状，然后详细阐述了我国精密铸造技术的研究进展。
【关键词】精密铸造；失蜡铸造；快速成形；铸件凝固
一、我国铸造技术发展现状
总体上，我国铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。国内铸造生产模样仍以手工或简单机械进行模具加工；铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大，在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要；铸造合金材料的生产水平、质量低；生产管理落后；工艺设计简单；生产过程手工操作比例高，现场工人技术素质低。
二、我国精密铸造技术的研究现状
熔模铸造又称“失蜡铸造”，是一种古老的铸造方法。在我国发现最早的熔模铸件是2400多年前的战国早期，从50年代开始；将熔模铸造用于工业生产中，经过40多年的发展；熔模铸造已成为我国机械制造业中的基础工艺，并形成一个独特的行业。
精密铸造技术是指以熔模精密铸造技术为主逐渐容括消失模铸造、压力铸造、金属铸造、石膏型铸造等先进铸造技术。熔模铸造又称“失蜡铸造”，是用易熔材料如拉制成模样，然后在模样上包覆若干耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，故又俗称为“熔模精密铸造”。
精密铸造的工艺特点：
（一）尺寸精度高，光洁度好
尺寸精度最好可达到名义尺寸的5‰, 粗糙度水平为Ra0.8-3.2μm. 从而大大减轻了后续机械加工的工作负担。在近净形甚至净形情况下，机械加工几乎全部被取消。
（二）铸件的机械性能优越，成型成本低
由于该工艺本身的优越性和稳定性，铸件的机械性能可以保持在较高水平上。 失蜡精密铸造特别适合于结构形状复杂的情况。合理设计的单一铸件有时可以代替多个零件的装备其中可以包括普通铸造、机械加工、冲压、锻造、注塑、钣金等。同时鉴于该工艺的强大灵活性，成型显得容易，零部件的重量可以明显减轻，从而大大降低加工成本。此外，还非常有利于节约和环保。
（三） 广泛的材质适应性
硅溶胶失蜡精密铸造适合于大部分铸造合金，包括各种铸铁、碳素钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、镍合金、钴合金、钛合金、青铜、黄铜、铝合金等。并且其总体加工效果比较稳定，尤其适合难于锻造、焊接、机械加工的材料。
（四）优良的生产柔性
对于大批量、小批量、甚至单件生产均非常适合，有时甚至没有生产成本的区别。无须非常复杂的机械设备，模具加工方案也灵活多样。
三、我国精密铸造技术的研究进展
（一）铸件凝固过程的数值模拟（铸造工艺CAD）
由计算机、网络技术、传感技术、人工智能等所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用。现代铸造技术的主要特征就是将传统的铸造工艺与信息技术溶于一体，对铸造生产过程进行仿真研究。人们可以通过在屏幕上进行整个铸造厂或其中某一局部的生产，以找出其中的薄弱环节，提出优化生产组织和车间设计的方案。
（二）快速成形在铸造中的应用
快速成形技术在铸造生产中的应用也有了新的发展。它除了可应用于制造新产品试制用的模样及熔模铸造的蜡模外，还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯，它们可直接用来装配成砂型。快速成形：利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根据产品的三维模样数据，不借助其他工具设备，通过快速成形机，将一层层的材料堆积成实物原型，迅速而准确地制造出该产品。集中体现在计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模具，成本高又费时间、一个比较复杂的零件，其加工周期甚至以月计，很难适应低成本、高效率生产的要求。快速成形技术是现代制造技术的一次重大变革。是近代制造技术领域的一次重大突破，可与数控技术的出现相媲美。
快速成形工艺有以下几种：
1、纸层叠法（薄形材料选择性切割）
计算机控制的 CO2 激光束按三维实体模样每个截面轮廓对薄形材料（如底面涂胶的卷装纸、或金属薄形材料）进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结快速形成原型。用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。
2、激光立体制模法（液态光敏树脂选择性固化）
液槽盛满液态光敏树脂，在计算机控制的激光束照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复直至成形完毕，即快速形成原型。激光立体制模法可以用来制作消失模，在熔模精密铸造中替代蜡模。
3、烧结法（粉末材料选择性激光烧结）
粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2 激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。
（三）先进的造型技术
1、垂直分型无箱射压造型、气流一压实造型、空气冲击造型这三类造型线的出现带来以下优点：减少了对铸件后处理的要求，降低了成本；能生产出薄壁铸件，减少了铸件重量。
2、型砂处理向智能化质量控制方向发展
为造型机提供性能好而稳定的型砂是生产优质铸件的必要的条件。型砂处理的关键是旧砂处理，回用砂的温度降到不高于室温 10℃。砂处理是一循环系统，砂处理系统的基本任务是保持系统砂各组成物料的动态平衡。由于浇注不同的铸件时砂铁比不同，砂芯量及所用芯砂不同，浇注后型砂各组分受热烧损及混入型砂中的芯砂量也不一样。因此应根据所浇铸件的具体情况来确定新砂、膨润土、煤粉的补加量，并排除适量的旧砂，从而使砂系统的组分保持不变。随着计算机应用的迅速发展，采用按模板（所浇注的铸件品种）来调整向混砂机加料的配比，由此来实现使系统砂的组分保持动态平衡。为了实现砂处理的闭环控制，对型砂性能进行在线检测是必不可少的重要环节。
3、清理设备不断改进
对铸件进行表面清理主要采用抛丸清理机。铸造生产对清理设备的主要要求是：
（1）迅速地将铸件内外表面全部清理干净；
（2）零部件的使用寿命长。可以说抛丸清理设备基本上就是围绕这两个要求而不断发展的常规的清理工艺为：铸件经去除浇冒口后，在清理线上打磨外表面，然后进入鼠笼式抛丸室清理，也有部分厂家采用夹持式高效抛丸清理机进行抛丸。以后的发展方向为各种自动化和机械化专用清理线和高效缸体鼠笼抛丸机以及机械手对铸件进行整体清理，采用机器人分拣铸件，以及采用 X 射线和超声波探伤仪检验内部缺陷等方法。机械手、机器人在落砂、铸件清理、压铸及熔模铸造生产中的应用。
参考文献：
[1]白钰枝，崔亚辉.特种铸造技术的研究及发展趋势[J].热加工工艺，2011(17)
[2]张敏华.快速铸造和快速精密铸造技术的研究与发展[J].热加工工艺，2009(03)
【关键词】精密铸造；失蜡铸造；快速成形；铸件凝固
一、我国铸造技术发展现状
总体上，我国铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。国内铸造生产模样仍以手工或简单机械进行模具加工；铸造原辅材料生产供应的社会化、专业化、商品化差距大，在品种质量等方面远不能满足新工艺新技术发展的需要；铸造合金材料的生产水平、质量低；生产管理落后；工艺设计简单；生产过程手工操作比例高，现场工人技术素质低。
二、我国精密铸造技术的研究现状
熔模铸造又称“失蜡铸造”，是一种古老的铸造方法。在我国发现最早的熔模铸件是2400多年前的战国早期，从50年代开始；将熔模铸造用于工业生产中，经过40多年的发展；熔模铸造已成为我国机械制造业中的基础工艺，并形成一个独特的行业。
精密铸造技术是指以熔模精密铸造技术为主逐渐容括消失模铸造、压力铸造、金属铸造、石膏型铸造等先进铸造技术。熔模铸造又称“失蜡铸造”，是用易熔材料如拉制成模样，然后在模样上包覆若干耐火材料，待其硬化干燥后，将其中的蜡模熔去而制成型壳，再经过焙烧，然后进行浇注而获得铸件的一种方法，由于获得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度，故又俗称为“熔模精密铸造”。
精密铸造的工艺特点：
（一）尺寸精度高，光洁度好
尺寸精度最好可达到名义尺寸的5‰, 粗糙度水平为Ra0.8-3.2μm. 从而大大减轻了后续机械加工的工作负担。在近净形甚至净形情况下，机械加工几乎全部被取消。
（二）铸件的机械性能优越，成型成本低
由于该工艺本身的优越性和稳定性，铸件的机械性能可以保持在较高水平上。 失蜡精密铸造特别适合于结构形状复杂的情况。合理设计的单一铸件有时可以代替多个零件的装备其中可以包括普通铸造、机械加工、冲压、锻造、注塑、钣金等。同时鉴于该工艺的强大灵活性，成型显得容易，零部件的重量可以明显减轻，从而大大降低加工成本。此外，还非常有利于节约和环保。
（三） 广泛的材质适应性
硅溶胶失蜡精密铸造适合于大部分铸造合金，包括各种铸铁、碳素钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、镍合金、钴合金、钛合金、青铜、黄铜、铝合金等。并且其总体加工效果比较稳定，尤其适合难于锻造、焊接、机械加工的材料。
（四）优良的生产柔性
对于大批量、小批量、甚至单件生产均非常适合，有时甚至没有生产成本的区别。无须非常复杂的机械设备，模具加工方案也灵活多样。
三、我国精密铸造技术的研究进展
（一）铸件凝固过程的数值模拟（铸造工艺CAD）
由计算机、网络技术、传感技术、人工智能等所构成的信息技术近年来在铸造生产中得到更为广泛的应用。现代铸造技术的主要特征就是将传统的铸造工艺与信息技术溶于一体，对铸造生产过程进行仿真研究。人们可以通过在屏幕上进行整个铸造厂或其中某一局部的生产，以找出其中的薄弱环节，提出优化生产组织和车间设计的方案。
（二）快速成形在铸造中的应用
快速成形技术在铸造生产中的应用也有了新的发展。它除了可应用于制造新产品试制用的模样及熔模铸造的蜡模外，还可用于直接造出酚醛树脂壳型、壳芯，它们可直接用来装配成砂型。快速成形：利用材料堆积法制造实物产品的一项高新技术。它能根据产品的三维模样数据，不借助其他工具设备，通过快速成形机，将一层层的材料堆积成实物原型，迅速而准确地制造出该产品。集中体现在计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料开发等多学科、多技术的综合应用。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、刨、磨等多种机加工设备和各种工装、模具，成本高又费时间、一个比较复杂的零件，其加工周期甚至以月计，很难适应低成本、高效率生产的要求。快速成形技术是现代制造技术的一次重大变革。是近代制造技术领域的一次重大突破，可与数控技术的出现相媲美。
快速成形工艺有以下几种：
1、纸层叠法（薄形材料选择性切割）
计算机控制的 CO2 激光束按三维实体模样每个截面轮廓对薄形材料（如底面涂胶的卷装纸、或金属薄形材料）进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结快速形成原型。用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。
2、激光立体制模法（液态光敏树脂选择性固化）
液槽盛满液态光敏树脂，在计算机控制的激光束照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘接在前一层上，如此重复直至成形完毕，即快速形成原型。激光立体制模法可以用来制作消失模，在熔模精密铸造中替代蜡模。
3、烧结法（粉末材料选择性激光烧结）
粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2 激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型、以及铸造用母模等。
（三）先进的造型技术
1、垂直分型无箱射压造型、气流一压实造型、空气冲击造型这三类造型线的出现带来以下优点：减少了对铸件后处理的要求，降低了成本；能生产出薄壁铸件，减少了铸件重量。
2、型砂处理向智能化质量控制方向发展
为造型机提供性能好而稳定的型砂是生产优质铸件的必要的条件。型砂处理的关键是旧砂处理，回用砂的温度降到不高于室温 10℃。砂处理是一循环系统，砂处理系统的基本任务是保持系统砂各组成物料的动态平衡。由于浇注不同的铸件时砂铁比不同，砂芯量及所用芯砂不同，浇注后型砂各组分受热烧损及混入型砂中的芯砂量也不一样。因此应根据所浇铸件的具体情况来确定新砂、膨润土、煤粉的补加量，并排除适量的旧砂，从而使砂系统的组分保持不变。随着计算机应用的迅速发展，采用按模板（所浇注的铸件品种）来调整向混砂机加料的配比，由此来实现使系统砂的组分保持动态平衡。为了实现砂处理的闭环控制，对型砂性能进行在线检测是必不可少的重要环节。
3、清理设备不断改进
对铸件进行表面清理主要采用抛丸清理机。铸造生产对清理设备的主要要求是：
（1）迅速地将铸件内外表面全部清理干净；
（2）零部件的使用寿命长。可以说抛丸清理设备基本上就是围绕这两个要求而不断发展的常规的清理工艺为：铸件经去除浇冒口后，在清理线上打磨外表面，然后进入鼠笼式抛丸室清理，也有部分厂家采用夹持式高效抛丸清理机进行抛丸。以后的发展方向为各种自动化和机械化专用清理线和高效缸体鼠笼抛丸机以及机械手对铸件进行整体清理，采用机器人分拣铸件，以及采用 X 射线和超声波探伤仪检验内部缺陷等方法。机械手、机器人在落砂、铸件清理、压铸及熔模铸造生产中的应用。
参考文献：
[1]白钰枝，崔亚辉.特种铸造技术的研究及发展趋势[J].热加工工艺，2011(17)
[2]张敏华.快速铸造和快速精密铸造技术的研究与发展[J].热加工工艺，2009(03)