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现代铸造技术的状况及发展

铸造是零件毛坯最常用的生产工艺之一。铸造由于可选用多种多样成分、性能的铸造合金,加之基本建设投资小,工艺灵活性大和生产周期短等优点,因而广泛地应用在机械制造、矿山冶金、交通运输、石化通用设备、农业机械、能源动力、轻工纺织、家用电器、土建工程、电力电子、航天航空、国防军工等国民经济各部门,是现代大机械工业的基础。

铸造具有很多特点,与其他成形工艺相比,它不受零件毛坯的重量、尺寸和形状的限制,重量从几克到几百吨,壁厚由0.3mm到1m,形状十分复杂,用机械加工十分困难,耗费大量机床工时,甚至难以制得的零件,都可用铸造方法获得。

铸造工艺(造型、制芯、浇注、落砂、清理及其后处理等)是铸造生产的核心,是能否生产优质铸件的关键,古今中外都把提高和发展工艺水平,视为推动行业技术进步,满足经济和社会发展需要的一个重要组成部分。

据出土文物考证和文献记载,我国的铸造技术已有6000年的悠久历史,是世界上最早掌握铸造工艺的文明古国之一。铸造技术的成就推动了农业生产、兵器制造、人民生产及天文、医药、音乐、艺术等方面的进步。

毫不夸张地说,铸造在我国古老的历史上占有极其重要的地位。远在青铜器时代和封建社会的前期,大部分青铜器件和铁器件都由铸造成形,这一点和欧洲主要使用锻造成形有所不同。聪明的古代铸造匠师们以其精湛的技艺创造了一系列优秀技术,从而谱写了留芳于后世的铸造史。

在我国夏代,就开始采用陶范(泥型)铸造青铜手工器具和农具,它对商周社会的发展起了重大作用,从而,造就了举世闻名的以葬器铸造为特征的灿烂的商周青铜文化。铸接工艺到商代晚期已臻成熟,并具有各种形式。最著名的司母戊大方鼎,高1.33m、长1.16m、宽0.79m,重达)875kg,经- 射线探伤检测,认定其鼎耳就是用铸接工艺同鼎体连接的。

铸铁,是生铁冶铸技术在世界上最先发现并得以广泛使用的一项发明,是世界冶金史上具有重大意义的事件,并由此而形成了东西方古代钢铁技术的不同发展途径———东方的铸铁文化和西方的锻铁文化。我国最早的铸铁实物出现于春秋中期(公元前6、7世纪)。就对中国社会历史发展的影响来说,铸铁起的作用继古代四大发明之后,称之为中国第五大发明是当之无愧的。

为了制造更复杂的器形和纹饰,到西周东周之交,在陶范铸造的基础上,我国又发明了熔模(失蜡)铸造工艺。1978年湖北随县出土的战国初期的青铜尊和盘,就是我国先秦熔模铸造产品的例证。铜尊中形状与范纹最复杂的部位是颈部的透空附饰,它是由三个层次的铜撑、铜梗和纹饰组成,经考古反复论证,它属于熔模铸造的铸件。再如西汉的“鎏金长信宫灯”、明浑仪、乾隆朝钟均是用熔模铸造的享有盛誉的精密铸件。

西汉时期云南滇池生产的贮贝器、铜兵器,有的由数百个动物、人物镶铸成形,有的盘绕着牛、虎、蛇等动物形象,具有熔模铸造艺术铸件的典型特征。该文物的出土是这一工艺在边远少数民族地区得以应用的重要例证。

随着生铁冶铸技术的发展和铸铁性能的提高,采用铁范(铸铁金属型)成批铸造生铁器件,是我国冶铁术的重大创造,曾引起了国内外的广泛重视。汉代至南北朝,我国铁范的应用范围逐步扩大,斧、锄、镰等农具,都采用铁范来生产。唐宋时期犁铧、犁镜,鸦片战争期间的铸炮等,也是采用铁范铸制的。我国1942年出版的《铸炮
铁模图说》一书中详细记述了铁范制作工艺及其优点,铁范铸件质量好、生产成本低、节省工时,适于战时使用等,这可称得上是世界上最早阐述铸铁金属型的专著,也说明我国用铸铁金属型有较长的历史。

唐代以后,大型、特型、特大型铸件的不断涌现,表明中世纪我国冶铸生产的宏大规模。现存著名的大型铸件有:沧州铁狮(约40t)、正定铜佛(50t)、当阳铁塔(约53t)、兰州铁柱(约14t)、永乐大钟(约64t)等。目前,我国各地可见的大型铸件还有鼎、炉、旗杆、铁牛、大炮、浑仪和针灸铜人等,其铸造方法有分段接铸,分铸组装和整体浇注等三种。造型、制芯工艺大多为先做好蜡模或其他材质的实样,外型用泥范分组分段成形,泥芯一般是做成整体的,如沧州铁狮用409块泥范做出外型,泥芯就是整体的。隋唐以来,大型铜、铁铸件生产规模之大,铸造技术难度之高,在世界上是罕见的。

总之,我国古代的铸造工匠,在长期实践中表现出了卓越的才能、无穷的智慧及惊人的创造力,为铸造业的发展做出巨大的贡献。上述商周陶范铸造、传统熔模铸造、生铁冶炼技术、铸铁金属型、层叠铸造和大型铸件铸造等重大技术成就,使我国古代的铸造工艺,从商代中、晚期到产业革命前,一直处于世界领先地位。其中有些铸
造工艺,虽然经历了几千年的发展和演变,但仍沿用至今,受到广大铸造工作者的欢迎。

由于中国封建社会的历史过于漫长,进入近代后,中国铸造技术长期处于停滞状态,新中国成立后,我国的铸造技术又有了很大的发展,突出地表现在三个方面:造型、制芯的机械化自动化程度明显提高;取代干型粘土砂和油砂的化学硬化砂的广泛应用;铸造工艺技术由凭经验走向科学化。这对于提高生产效率,降低劳动强度,改善铸件的内在质量和外观质量,节约原材料及能源,起了重大作用。

我国铸造行业虽然已进入厂点多、产量大、门类剂全的世界铸造大国行列,但与美、日、德、法等铸造强国相比,还有相当大的差距。我国铸造生产必须走优质、高效、低耗、清洁,可持续发展的道路,才能迅速由大变强。

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