熔模铸造和实型铸造都是在20 世纪50年代才引进我国铸造生产领域的特种铸造工艺，它们是利用可溶、可熔、可燃材料（模料）制作模样，通过涂料涂覆制作保护性的涂层（型壳），进行铸造生产。熔模铸造和实型铸造因采用了一次性模样，不必从铸型中取模，取消了拔模斜度，没有分型面；采用涂料技术，提高了铸件的精度和改善了表面粗糙度；采用熔焊、粘合组装模样工艺方法，灵活方便，便于实现复杂零件的制造，满足零件最大自由度设计。同时，生产组织形式多样，可进行单件、小批、大量生产。今天，熔模铸造和实型铸造都得了长足的发展。

一 熔模铸造发展概述

熔模铸造，又称失蜡铸造、熔模精密铸造，在我国源远流长。战国时期，我们的祖先采用蜂蜡配制模料，生产曾侯乙铜尊、大型铜禁器座等铸件。现代熔模铸造进入工业领域，始于二次世界大战期间。因军事的需要，美、英等国用该种工艺方法生产了大量的涡轮喷气发动机的静叶片。我国于20世纪50 年代初期，首先在航空、军品等领域引进苏联技术，开始了现代熔模铸造生产。引进技术的耐火涂料粘结剂是采用硅酸乙酯水解液，因当时硅酸乙酯缺乏、价格贵、水解控制复杂，我国在引进的同时，着手开发代用粘结剂。20 世纪50 年代，以水玻璃—氯化铵技术为代表的熔模铸造在我国得到迅速的发展，特别是应用该工艺方法，替代锻造工艺生产各种合金钢刀具，节约了大量的合金钢材料，取得了显著的效益。从20 世纪70年代起，进入新的发展时期，针对水玻璃型壳，开展了快速制壳，开发新的硬化剂，提高型壳强度的研究；同时，进行了完善硅酸乙酯，开发硅溶胶，改善模料性能，提高制芯技术，发展新的熔模铸造工艺方法等研究。

模料及制芯技术

模料直接影响熔模铸件的表面质量。石蜡0硬脂酸是应用最早的模料，具有优良的成形工艺性能，但软化点低，强度不高，属低温模料，线收缩较大。人们针对这一情况进行了改进及新模料的开发。《铸造》1951年第11期报道了机械制造与工艺科学研究院铸造研究所开发的硫酸铝胺、硫酸锌的硫酸铝盐混合物的可溶性硫酸盐模料。该模料强度大，比石蜡0硬脂酸模料大3-5 倍，收缩小，软化点高，但粘度大，易吸潮，质脆，起模时间较长。《铸造》1972 年第3 期报道了沈阳黎明机械厂采用苹果酸树脂、硬脂酸、改性尿素粉、地蜡作模料的生产情况。沈阳新光机械厂用松香、地蜡、聚乙烯热塑性酸硅树脂，配制蜡料。沈阳风动工具厂采用褐煤蜡、低分子聚乙烯和石蜡模料即2-3-95 模料进行生产。褐煤蜡属高熔点硬质蜡，可提高模料的耐热性；低分子聚乙烯，能细化蜡料的晶粒，减少收缩；聚合松香提高模料的充填能力，改善压注工艺性。沈阳铸造研究所开发了F-01 蜡基中温模料（见《铸造》1987 年第4 期），该模料由EVA、精蜡、热塑性树脂、地蜡和石蜡组成。利用EVA 细化蜡基晶粒，减少收缩；热塑性树脂，改善耐热性，提高软化点及强度；利用精蜡、地蜡与石蜡混合，增大模料的结晶温度间隔，提高流动性及工艺成形性。国内已开发了系列模料，供不同产品对象及不同工艺过程要求选用。熔模铸造中，形状复杂、细小的型腔通常使用陶瓷型芯成形。熔模铸造使用的陶瓷芯，要求有一定的烧结作用，良好的高温性能，同时保持有相当数量的孔隙及良好的脱芯性。西北工业大学研究了以石英玻璃为基，附加刚玉莫来石、锆英粉，并采用硅溶胶强化，制作在1500℃保持1小时、进行定向凝固的铸件的型芯。

 水玻璃粘结剂及其制壳技术

水玻璃硬化胶凝时，硬化剂与涂料中的水玻璃发生界面反应，生成硅凝胶膜，包覆在涂层表面，隔离了水玻璃与硬化剂，需通过浓度扩散及毛细微孔隙渗透，进一步接触反应硬化。加入表面活性剂，改善硬化剂与涂料的润湿、扩散和渗透，可缩短制壳工序。清华大学同时还研究了在聚合氯化铝中引入硅酸分子制成酸性硅铝胶，增强其粘结能力及湿态强度。利用聚合氯化铝能形成铝胶的特点，内蒙古工学院用高碱化度的聚合氯化铝与水玻璃分别作粘结剂配制涂料，研究开发了交替硬化新工艺。无锡刀具厂应用聚合氯化铝与水玻璃交替硬化工艺，节约制壳时间1/3 以上。结晶氯化铝性能稳定，包装运输方便，溶液呈单体聚合态，扩散渗透能力相对强， 其应用日趋广泛。氯化镁由生产食盐后的废液，提取KCl 和溴素后， 经高温蒸发浓缩制得。氯化镁与水玻璃硬化，硬化产物除硅凝胶外，还有Mg(OH)2 。沉积在型壳上的可增加型壳的湿强度，同时，经焙烧型壳能形成Mg(OH)2，增加型壳的高温强度，可单壳浇注。但硬化剂有效成分降低较快，稳定上的Mg(OH)2 性差。石英粉（砂）是最早应用于水玻璃型壳的耐火材料。石英型壳残留强度低，价格便宜，但石英易产生晶型转变，线量变化大，热震稳定性及高温强度低。通过使用不同的耐火材料及颗粒级配，改善和提高水玻璃型壳的性能，是熔模铸造的一大革新。

 新型熔模铸造工艺方法

在发展完善常规工艺的基础上，开发了新的工艺方法，进一步改善铸件质量，提高生产效率，扩大熔模铸造的应用范围。《铸造》1978 年第6期，报道了北京油泵油咀厂采用笼型组合大模组工艺。笼型的各构件，保证模组足够的刚度，并兼作浇注系统，钢水利用率提高10%:左右。河北工学院等通过控制铸件、内浇道、浇口棒的凝固时间，使M件≤M内≤M棒， 并使凝固截止于内浇道与浇口棒之间，浇口棒中的液态金属倾回炉缸，实现无浇口熔模铸造。1982 年第2期《铸造》报道清华大学等采用真空吸铸充填， 控制凝固时间，在内浇道凝固、直浇道未凝固时，解除真空，直浇道内液态合金返回熔炉。该工艺充填性能强，生产薄壁铸件，钢水利用率高。吸铸真空的解除，根据型壳导热系数及吸铸件的凝固时间确定。《铸造》1984 年第3 期刊登了叶声庸的文章介绍电泳制壳工艺。在蜡模组上浸涂导电涂层，电泳悬浮液中加入少量链式磷酸盐作电解质，使耐火材料的表面吸附阳离子，在电场的作用下，耐火材料发生电泳，积到模样表面上，并发生电渗现象，形成一定强度的型壳。电泳制壳工序少，生产周期短。《铸造》1984 年第4期报道了西北工大采用半水石膏，外加石英粉、石英玻璃、粘土作耐火填料的石膏型铸造工艺， 生产大型复杂铝合金铸件的研究。621 所采用半水石膏，煤钎石作耐火填料，减少石膏型壳的收缩，降低开裂。钛及其合金是重要的宇航、石化用材料20 世纪70 年代末开始用熔模铸造生产钛合金铸件，我国是世界上五大熔模铸造钛合金生产国之一。《铸造》1979 年第2期刊登上海钢铁研究所采用丙烷在高温真空状态下裂解，在刚玉( 硅酸乙酯水解液型壳表面气相沉淀石墨，进行钛合金熔模铸造生产的工艺。北航材料研究所用酚醛树脂作粘结剂，石墨粉（砂）作耐火材料生产石墨型壳，在真空电阻炉中焙烧，炭化树脂粘结剂，制得具有良好强度和透气性的型壳，生产钛合金高速增压叶片。沈阳铸造研究所在《铸造》1986年第3 发表文章，介绍采用ZTS-1 树脂与墨粉配成涂料，对甲苯磺酸作固化剂，与石墨砂、乙醇配制覆膜砂，制作型壳，型壳经高温焙烧及真空处理生产钛合金铸件的工艺方法。《铸造》1987年第7期发表李邦盛的文章，采用氧化锆陶瓷粉料， 锆溶胶作粘结剂，配制涂料，制备型壳，进行钛合金熔模铸造生产研究。