我國(guó)的失臘法至遲起源于春秋時(shí)期。河南淅川下寺2號(hào)楚墓出土的春秋時(shí)代的銅禁是迄今所知的*早的失臘法鑄件。此銅禁四邊及側(cè)面均飾透雕云紋，四周有十二個(gè)立雕伏獸，體下共有十個(gè)立雕狀的獸足。透雕紋飾繁復(fù)多變，外形華麗而莊重，反映出春秋中期我國(guó)的失臘法已經(jīng)比較成熟。戰(zhàn)國(guó)、秦漢以后，失臘法更為流行，尤其是隋唐至明、清期間，鑄造青銅器采用的多是失臘法。

　　失臘法一般用于制作小型鑄件。用這種方法鑄出的銅器既無范痕，又無墊片的痕跡，用它鑄造鏤空的器物更佳。中國(guó)傳統(tǒng)的熔模鑄造技術(shù)對(duì)世界的冶金發(fā)展有很大的影響?，F(xiàn)代工業(yè)的熔模精密鑄造，就是從傳統(tǒng)的失臘法發(fā)展而來的。雖然無論在所用臘料、制模、造型材料、工藝方法等方面，它們都有很大的不同，但是它們的工藝原理是一致的。四十年代中期，美國(guó)工程師奧斯汀創(chuàng)立以他命名的現(xiàn)代熔模精密鑄造技術(shù)時(shí)，曾從中國(guó)傳統(tǒng)失蠟法得到啟示。1955年奧斯汀實(shí)驗(yàn)室提出首創(chuàng)失蠟法的呈請(qǐng)，日本學(xué)者鹿取一男根據(jù)中國(guó)和日本歷史上使用失蠟法的事實(shí)表示異議，*后取得了勝訴。

【概述】

　　熔模鑄造又稱“失蠟鑄造”，通常是在蠟?zāi)１砻嫱可蠑?shù)層耐火材料，待其硬化干燥后，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴ザ瞥尚蜌?，再?jīng)過焙燒，然后進(jìn)行澆注，而獲得鑄件的一種方法，由于獲得的鑄件具有較高的尺寸精度和表面光潔度，故又稱“熔模精密鑄造”?？捎萌勰ｈT造法生產(chǎn)的合金種類有碳素鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵等。

　　熔模鑄件的形狀一般都比較復(fù)雜，鑄件上可鑄出孔的*小直徑可達(dá)0.5mm，鑄件的*小壁厚為0.3mm。在生產(chǎn)中可將一些原來由幾個(gè)零件組合而成的部件，通過改變零件的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成為整體零件而直接由熔模鑄造鑄出，以節(jié)省加工工時(shí)和金屬材料的消耗，使零件結(jié)構(gòu)更為合理。

　　熔模鑄件的重量大多為零點(diǎn)幾十牛（即幾十克到幾公斤），太重的鑄件用熔模鑄造法生產(chǎn)較為麻煩，但目前生產(chǎn)大的熔模鑄件的重量已達(dá)800牛左右。

　　熔模鑄造工藝過程較復(fù)雜，且不易控制，使用和消耗的材料較貴，故它適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高、或很難進(jìn)行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片等。

【熔模的制造】

　　熔模鑄造生產(chǎn)的第一個(gè)工序就是制造熔模，熔模是用來形成耐火型殼中型腔的模型，所以要獲得尺寸精度和表面光潔度高的鑄件，首先熔模本身就應(yīng)該具有高的尺寸精度和表面光潔度。此外熔模本身的性能還應(yīng)盡可能使隨后的制型殼等工序簡(jiǎn)單易行。為得到上述高質(zhì)量要求的熔模，除了應(yīng)有好的壓型（壓制熔模的模具）外，還必須選擇合適的制模材料（簡(jiǎn)稱模料）和合理的制模工藝。

模料

　　制模材料的性能不單應(yīng)保證方便地制得尺寸精確和表面光潔度高，強(qiáng)度好，重量輕的熔模，它還應(yīng)為型殼的制造和獲得良好鑄件創(chuàng)造條件。模料一般用蠟料、天然樹脂和塑料（合成樹脂）配制。凡主要用蠟料配制的模料稱為蠟基模料，它們的熔點(diǎn)較低，為60～700C；凡主要用天然樹脂配制的模料稱為樹脂基模料，熔點(diǎn)稍高，約70～1200C。

模料的配制及回收

1．模料的配制

　　配制模料的目的是將組成模料的各種原材料混合成均勻的一體，并使模料的狀態(tài)符合壓制熔模的要求。

　　配制時(shí)主要用加熱的方法使各種原材料熔化混合成一體，而后在冷卻情況下，將模料劇烈攪拌，使模料成為糊膏狀態(tài)供壓制熔模用。有時(shí)也有將模料熔化為液體直接澆注熔模的情況。

2．模料的回收。

　　使用樹脂基模料時(shí)，由于對(duì)熔模的質(zhì)量要求高，大多用新材料配制模料壓制鑄件的熔模。而脫模后回收的模料，在重熔過濾后用來制作澆冒口系統(tǒng)的熔模。

　　使用蠟基模料時(shí)，脫模后所得的模料可以回收，再用來制造新的熔模。可是在循環(huán)使用時(shí)，模料的性能會(huì)變壞，脆性增大，灰分增多，流動(dòng)性下降，收縮率增加，顏色由白變褐，這些主要與模料中硬脂酸的變質(zhì)有關(guān)。因此，為了盡可能地恢復(fù)舊模料的原有性能，就要從舊模料中除去皂鹽，常用的方法有鹽酸（硫酸）處理法，活性白土處理法和電解回收法。

　　熔模和模組的制造

1．熔模的制造

　　生產(chǎn)中大多采用壓力把糊狀模料壓入壓型的方法制造熔模。壓制熔之前，需先在壓型表面涂薄層分型劑，以便從壓型中取出熔模。壓制蠟基模料時(shí)，分型劑可為機(jī)油、松節(jié)油等；壓制樹脂基模料時(shí)，常用 麻油和酒精的混合液或硅油作分型劑。分型劑層越薄越好，使熔模能更好地復(fù)制壓型的表面，提高熔模的表面光潔度。壓制熔模的方法有三種，柱塞加壓法、氣壓法和活塞加壓法。

2．熔模的組裝

　　熔模的組裝是把形成鑄件的熔模和形成澆冒口系統(tǒng)的熔模組合在一起，主要有兩種方法：

1）焊接法

　　用薄片狀的烙鐵，將熔模的連接部位熔化，使熔模焊在一起。此法較普遍。

2）機(jī)械組裝法

　　在大量生產(chǎn)小型熔模鑄件時(shí)，國(guó)外已廣泛采有機(jī)械組裝法組合模組，采用此種模組可使模組組合和效率大大提高，工作條件也得到了改善。

【型殼的制造】

　　熔模鑄造的鑄型可分為實(shí)體型和多層型殼兩種，目前普遍采用的是多型殼。

　　將模組浸涂耐火涂料后，撒上料狀耐火材料，再經(jīng)干燥、硬化，如此反復(fù)多次，使耐火涂掛層達(dá)到需要的厚度為止，這樣便在模組上形成了多層型殼，通常將近其停放一段時(shí)間，使其充分硬化，然后熔失模組，便得到多層型殼。

　　多層殼有的需要裝箱填砂；有的則不需要，經(jīng)過焙燒后就可直接進(jìn)行澆注。

　　在熔失熔模時(shí)，型殼會(huì)受到體積正在增大的熔融模料的壓力；在焙燒和注時(shí)，型殼各部分會(huì)產(chǎn)生相互牽制而又不均的膨脹的收縮，因此，金屬還可能與型殼材料發(fā)生高溫化學(xué)反應(yīng)。所以對(duì)型殼便有一定的性能要求，如小的膨脹率和收縮率；高的機(jī)械強(qiáng)度、抗熱震性、而火度和高溫下的化學(xué)穩(wěn)定性；型殼還應(yīng)有一定的透氣性，以便澆注時(shí)型殼內(nèi)的氣體能順利外逸。這些都與制造型殼時(shí)所采用的耐火材料、粘結(jié)劑以及工藝有關(guān)。

制造型殼用的材料

　　制造型殼用的材料可分為兩種類型，一種是用來直接形成型殼的，如耐火材料、粘結(jié)劑等；另一類是為了獲得**的型殼，簡(jiǎn)化操作、改善工藝用的材料，如熔劑、硬化劑、表面活性劑等。

1．耐火材料

　　目前熔模鑄造中所用的耐火材料主要為石英和剛玉，以及硅酸鋁耐火材料，如耐火粘土、鋁釩土、焦寶石等。有時(shí)也用鋯英石、鎂砂（MgO）等。

2．粘結(jié)劑

　　在熔模鑄造中用得*普遍的粘結(jié)劑是硅酸膠體溶液（簡(jiǎn)稱硅酸溶膠），如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶膠等。組成它們的物質(zhì)主要為硅酸（H2SiO3）和溶劑，有時(shí)也有穩(wěn)定劑，如硅溶膠中的NaOH。

　　硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯經(jīng)水解后所得的硅酸溶膠模鑄造中用得*早、*普遍的粘結(jié)劑；水玻璃殼型易變形、開裂，用它澆注的鑄件尺寸精度和表面光潔度都較差。但在我國(guó)，當(dāng)生產(chǎn)精度要求較的碳素鋼鑄件和熔點(diǎn)較低的有色合金鑄件時(shí)，水玻璃仍被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)；硅溶膠的穩(wěn)定性好，可長(zhǎng)期存放，制型殼時(shí)不需專門的硬化劑，但硅溶膠對(duì)熔模的潤(rùn)濕稍差，型殼硬化過程是一個(gè)干燥過程，需時(shí)較長(zhǎng)。

制殼工藝

　　制殼過程中的主要工序和工藝為：

1．模組的除油和脫脂

　　在采用蠟基模料制熔模時(shí)，為了提高涂料潤(rùn)濕模組表面的能力，需將模組表面的油污去除掉。

2．在模組上涂掛涂料和撒砂

　　涂掛涂料以前,應(yīng)先把涂料攪拌均勻,盡可能減少涂料桶中耐火材料的沉淀,調(diào)整好涂料的粘度或比重，以使涂料能很好地充填和潤(rùn)濕熔模，掛涂料時(shí),把模組浸泡在涂料中,左右上下晃動(dòng),使涂料能很好潤(rùn)濕熔模，均勻覆蓋模組表面。涂料涂好后，即可進(jìn)行撒吵。

3．型殼干燥和硬化

　　每涂復(fù)好一層型殼以后，就要對(duì)它進(jìn)行干燥和硬化，使涂料中的粘結(jié)劑由溶膠向凍膠、凝膠轉(zhuǎn)變，把耐火材料連在一起。

4．自型殼中熔失熔模

　　型殼**硬化后，需從型殼中熔去模組，因模組常用蠟基模料制成，所以也把此工序稱為脫蠟。根據(jù)加熱方法的不同，有很多，脫蠟方法，用得較多的是熱水法和同壓蒸汽法。

5．焙燒型殼

　　如需造型（填砂）澆注，在焙燒之前，先將脫模后的型殼埋箱內(nèi)的砂粒之中，再裝爐焙燒。如型殼高溫強(qiáng)度大，不需造型澆注，則可把脫模后的型殼直接送入爐內(nèi)焙燒。焙燒時(shí)逐步增加爐溫，將型殼加熱至8000-10000C，保溫一段時(shí)間，即可進(jìn)行澆注。

【熔模鑄件的澆注和清理】

熔模鑄件的澆注

　　熔模鑄造時(shí)常用的澆注方法有：

1．熱型重力澆注方法有以下幾種。

　　這是用得*廣泛的一種澆注形式，即型殼從焙燒爐中取出后，在高溫下進(jìn)行由澆注。此時(shí)金屬在型殼中冷卻較慢，能在流動(dòng)性較高的情況下充填鑄型，故鑄件能很好復(fù)制型腔的形狀，提高了鑄件的精度。但鑄件在熱型中的緩慢冷卻會(huì)使晶粒粗大，這就降低了鑄件的機(jī)械性能。在澆注碳鋼鑄件時(shí)，冷卻較慢的鑄件表面還易氧化和脫碳，從而降低了鑄件的表面硬度、光潔度和尺寸精度。

2．真空吸氣澆注

　　將型殼放在真空澆注箱中，通過型殼中的微小孔隙吸走型腔中的氣體，使液態(tài)金屬能更好地充填型腔，復(fù)制型腔的形狀，提高鑄件精度，防止氣孔、澆不足的缺陷。該法已在國(guó)外應(yīng)用。

3．壓力下結(jié)晶

　　將型殼放在壓力罐內(nèi)進(jìn)行澆注，結(jié)束后，立即封閉壓力罐，向罐內(nèi)通入高壓空氣或惰性氣體，使鑄件在壓力下凝固，以增大鑄件的致密度。在國(guó)外*大壓力已達(dá)150atm。

4．定向結(jié)晶（定向凝固）

　　一些熔模鑄件如渦輪機(jī)葉片、磁鋼等，如果它們的結(jié)晶組織是按一定方向排列的柱狀晶，它們的工作性能便可提高很多，所以熔模鑄造定向結(jié)晶技術(shù)正迅速地得到發(fā)展。
熔模鑄件的清理

熔模鑄件清理的內(nèi)容主要為：

（1）從鑄件上清除型殼；
（2）自澆冒系統(tǒng)上取下鑄件；
（3）去除鑄件上所粘附的型殼耐火材料；
（4）鑄件熱處理后的清理，如除氧化皮、盡邊和切割澆口殘余等。
 

【熔模鑄造工藝設(shè)計(jì)】

如同一般鑄造工藝設(shè)計(jì)，熔模鑄造工藝設(shè)計(jì)的任務(wù)為：

（1）分析鑄件結(jié)構(gòu)的工藝性；
（2）選擇合理的工藝方案，確定有關(guān)的鑄造工藝參數(shù)，在上述基礎(chǔ)上繪制鑄件圖；
（3）設(shè)計(jì)澆冒系統(tǒng)，確定模組結(jié)構(gòu)。

　　在考慮上述三方面的問題時(shí)，主要的依據(jù)仍是一般鑄造過程的基本原則，尤其在確定工藝方案、工藝參數(shù)時(shí)（如鑄造圓角，撥模斜度、加工余量、工藝筋等），除了具體數(shù)據(jù)由于熔模鑄造的工藝特點(diǎn)稍有不同之外，而設(shè)計(jì)原則與砂型鑄造**相同。

【特點(diǎn)】

　　熔模鑄件尺寸精度較高，一般可達(dá)CT4-6（砂型鑄造為CT10~13，壓鑄為CT5~7）,當(dāng)然由于熔模鑄造的工藝過程復(fù)雜，影響鑄件尺寸精度的因素較多，例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等，所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高，但其一致性仍需提高（采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多）。

　　壓制熔模時(shí)，采用型腔表面光潔度高的壓型，因此，熔模的表面光潔度也比較高。此外，型殼由耐高溫的特殊粘結(jié)劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成，與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以，熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高，一般可達(dá)Ra.1.6~3.2μm。

　　熔模鑄造*大的優(yōu)點(diǎn)就是由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度，所以可減少機(jī)械加工工作，只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可，甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量，不必機(jī)械加工即可使用。由此可見，采用熔模鑄造方法可大量節(jié)省機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，大幅度節(jié)約金屬原材料。

　　熔模鑄造方法的另一優(yōu)點(diǎn)是，它可以鑄造各種合金的復(fù)雜的鑄件，特別可以鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔，用機(jī)械加工工藝幾乎無法形成。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)不僅可以做到批量生產(chǎn)，保證了鑄件的一致性，而且避免了機(jī)械加工后殘留刀紋的應(yīng)力集中。