无机非金属固体永久铸型铸造的制作方法

中国机械科学研究院房贵如先生在“变铸造大国为铸造强国”一文中指出：“……说明了我国已跨入铸造大国行列，但距离实现优质、高效、低耗、清洁、高附加值的集约化铸造生产目标还有相当大的差距”[见2001年《铸造杂志》，由房贵如先生发表的“变铸造大国为铸造强国”论文第1页摘第3行]。

《铸造手册》第四卷第一章绪论明确指出：……显然研究开发造型材料的新品种，生产供应符合铸造生产所需要造型材料，以及合理选用各种造型材料，对于提高铸件质量，降低成本，提高劳动生产效率和改变铸造生产面貌有着现实和深远的意义。毛坯精化及近无加工余量铸造、洁净以及高效生产一直是世界各国铸造工作者追求的共同目标。

目前用于铸造生产的铸型铸造方法有砂型铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、熔模铸造，消失模铸造、石墨型铸造、金属型铸造。

在上述铸造方法中，唯有金属型这一固体永久铸型能一型万件，不用反复造型、清铲，能达到大批量、优质、高效、高产、高附加值、省力、清洁、安全的生产铸件的要求。

金属型这一固体永久铸型虽然能够大批量生产铸件，但是由于金属型耐火度、荷重软化开始点低，很容易被浇入的钢铁合金液熔融、软化、变型等，不仅能损坏铸型，也能损坏铸件，所以金属型只能铸造结构简单的钢铁铸件。[《铸造手册》第六卷第198页左侧“铸造工艺应用范围2第四行]。

上述表明了占铸件总量80％、结构复杂钢铁铸件的大批量、低耗、优质、高效、高产、高附加值、近无加工余量、力学性能接近同种材料锻件水平，省力、清洁、安全铸造成型是世界铸造业一大技术难题。

二、技术领域：

“无机非金属固体永久铸型”铸造，是铸造技术领域的一种铸型铸造工艺方法的发明。

三、

技术实现要素：
：

其特征是：以无机非金属物质硅(Si)矿石和碳化硅(SiC)人工合成化合物物质为基本原料，经无机非金属固体耐火材料常规生产方法的原料煅烧、破粉碎、细磨、筛分、配料、混合、成型、干燥、高温烧结主要工序，制成极其坚固的“无机非金属固体永久铸型”进行铸造生产。

[注：由细粉状硅(Si)和碳化硅(SiC)混合物制成的“无机非金属固体永久铸型”坯 体，在电炉中于1300℃～1350℃氮气气氛下加热制成“无机非金属固体永久铸型”。Si和N₂反应生成的氮化硅(Si₃N₄)形成极其坚固的结合物将碳化硅颗粒结合起来(反应烧结)]。

“无机非金属固体永久铸型”的性能：

1、铸型荷重软化开始点高，大于1800℃，碳化硅熔点是2827℃，氮化硅熔点是1900℃，热膨胀系数2.5×10^-6/℃，不被浇入的钢铁等高熔点合金液熔融、软化、变形；

2、铸型耐压强度高(耐压强度大于200MPa，1000℃时抗拉强度为19MPa)，热震稳定性好(900℃水冷大于100次)，气孔率为15～20％，体积密度为2.55～2.6/g/m³，弹性模量为180GPa，铸型极其坚固，不易被浇入钢铁等高熔点合金液热冲击产生裂纹，破碎；

3、铸型热导率好，莫氏硬度为9，铸型型腔表面不易被钢铁高熔点合金液冲刷剥落，磨耗；

4、铸型对各种化学物质都稳定，抗氧化能力优于纯碳化硅，耐腐蚀。

“无机非金属固体永久铸型”的铸造特点：

1、铸型不易被浇入的钢铁等高熔点合金液熔融、软化、变形、裂纹、破碎、腐蚀，能生产结构复杂的钢铁等高熔点合金铸件；

2、铸型极其坚固，经久耐用，经组合可生产大、中、小钢铁等高熔点合金铸件；

3、铸型极其坚固，经久耐用，不用反复造型清铲，省工、省力、省物、省能源、省时间，极大的提高劳动生产效率，铸造总成本可降低75％；

4、铸型极其坚固，在浇入钢铁等高熔点合金液时，无掉砂，跑火现象，铸件成品率可达95％以上；

5、铸型型腔表面平滑整洁，耐剥落，耐腐蚀，耐磨耗，铸型热膨胀系数小，铸型热震性尺寸精确稳定，能长期生产近无加工余量或无余量尺寸精密的钢铁等高熔点合金铸件。极大的提高机加生产效率和合金液出品率(约占铸件重量的15％)；

6、铸型坚固耐用，可安装金属外壳固定在机械上，实现机械化，自动化生产，进一步提高生产效率，减轻工作者的劳动强度，保障生产安全；

7、铸型高温耐压强度大于200MPa，经挤压铸造方法，可生产结构复杂，力学性能接近同种黑色金属锻件水平的铸件(金属型直接冲挤压所需临界压力最高是120MPa。此技术是铸造业一大难题。)；

8、铸型极其坚固，经久耐用，不用反复造型、清铲，在铸造生产全过程中无声、无烟、无尘、无毒、无铸造垃圾、无矽肺病、清洁、安全，彻底改变苦、累、脏、乱、差的铸造生产面貌和改善社会环境。

本发明“无机非金属固体永久铸型”铸造，是铸型铸造技术领域的一种铸型铸造技术发明，它解决了占铸件总量80％大、中、小结构复杂钢铁等高熔点合金铸件的大批量、高产、低耗、优质、高效、高附加值、近无加工余量、无加工余量尺寸精密、力学性能接近同种黑色金属材料锻件水平、省力、清洁、安全、铸造成型难这一世界铸造业重大技术难题！

四、附图说明：

图1是《无机非金属固体永久铸型铸造钢质1″截止阀示意图》

图2是《无机非金属固体永久铸型低压铸造钢质近无加工余量有齿齿轮毛坯件示意图》

五、具体实施：

金属型铸造也称永久铸型铸造，是固体永久铸型铸造的常规铸造方法。

“无机非金属固体永久铸型”铸造，是属于固体永久性铸型铸造方法中的一种铸型铸造方法，除造型材料不同于金属型，其铸型由专业生产厂家生产可订货购入外，其铸造工艺过程、铸件设计、铸造工艺等技术理论基本与金属型铸造相同，也就是说无机非金属固体永久铸型铸造可按金属型这一固体永久性铸型常规铸造技术理论实施。

这一创新技术将会给我国创造丰厚财富。