在2025年的制造業(yè)發(fā)展格局中，精密鑄造產(chǎn)業(yè)作為關(guān)鍵領(lǐng)域，其技術(shù)革新與設(shè)備升級持續(xù)推動行業(yè)進步。隨著航空航天、能源等高端制造領(lǐng)域?qū)荑T件質(zhì)量與性能要求的不斷攀升，傳統(tǒng)鑄造設(shè)備與工藝的局限性逐漸凸顯，行業(yè)亟需新型技術(shù)與設(shè)備來滿足多樣化的生產(chǎn)需求。新式布局的真空等軸晶精密鑄造爐應(yīng)運而生，為精密鑄造產(chǎn)業(yè)帶來新的發(fā)展契機與變革動力。

  一、精密鑄造產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有技術(shù)困境與研發(fā)需求

  真空等軸晶精密鑄造是生產(chǎn)航空發(fā)動機及燃?xì)廨啓C關(guān)鍵零部件的重要工藝。《2025-2030年全球及中國精密鑄造行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出，當(dāng)前主流的 “轉(zhuǎn)移法” 生產(chǎn)工藝雖具備生產(chǎn)效率高、工藝成熟的優(yōu)勢，但在面對薄壁鑄件、大型盤類鑄件及低溫澆鑄件等特殊工況時，其弊端愈發(fā)明顯。傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移法中，模殼在爐外預(yù)熱后進入真空精密鑄造爐，過程中需采取包裹保溫棉、提高抽氣速率等方式維持模殼溫度，然而這些措施難以從根本上解決模殼溫度控制問題。

  為彌補這一不足，帶內(nèi)置加熱器的真空等軸晶精密鑄造爐被應(yīng)用。傳統(tǒng)布局的此類鑄造爐多采用立式雙室結(jié)構(gòu)，上爐室用于母合金熔煉及澆鑄，下爐室用于模殼進出，模殼加熱器置于熔煉室。但這種結(jié)構(gòu)在實際使用中暴露出諸多問題，如模殼加熱器遮擋澆鑄視線，影響澆鑄作業(yè);等軸晶澆鑄速度快導(dǎo)致熔液飛濺，損害模殼加熱器，增加維護工作量;澆鑄過程中難以根據(jù)不同模殼調(diào)整升降高度，影響澆鑄效果。這些問題制約了精密鑄造產(chǎn)業(yè)在特殊鑄件生產(chǎn)方面的發(fā)展，促使行業(yè)尋求新的技術(shù)突破。

  二、新式精密鑄造爐的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)與工作原理

  為解決傳統(tǒng)精密鑄造爐的問題，新式內(nèi)置加熱器布局的等軸晶精密鑄造爐被研發(fā)出來。該設(shè)備在設(shè)計上部分借鑒了其他先進設(shè)備，同時具備獨特結(jié)構(gòu)。其將主流的立式雙室爐體布局改為臥式雙室爐體布局，典型工作過程如下：完成預(yù)熱的模殼由外部模殼車送至鑄型室，同時裝填母合金;待鑄型室與熔煉室真空度平衡后，模殼送入熔煉室，母合金開始重熔;模殼進入熔煉室后升起并與模殼車脫離，進入內(nèi)置模殼加熱器二次加熱;加熱完成后降至指定位置，母合金也完成澆鑄準(zhǔn)備;線圈平移機構(gòu)將熔煉線圈向模殼方向移動至預(yù)定位置并進行澆鑄;最后模殼出爐，完成一個工藝循環(huán)。

  新式精密鑄造爐的爐體呈臥式分布，這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了內(nèi)置模殼加熱器與澆鑄過程分離，解決了傳統(tǒng)爐型澆鑄視野受限、澆鑄高度不可調(diào)及維護量大的問題。鑄型室采用水平布置，避免了因模殼加熱器位置導(dǎo)致的設(shè)備高度過高和結(jié)構(gòu)復(fù)雜問題。

  內(nèi)置式線圈平移機構(gòu)是新式精密鑄造爐的一大創(chuàng)新點。其平移距離比傳統(tǒng)機構(gòu)長，采用內(nèi)置平移方式，可實現(xiàn) 500mm 以上的平移，且整套機構(gòu)在真空腔室內(nèi)，規(guī)避了外置式機構(gòu)的密封泄漏風(fēng)險和平移速度慢的問題。該機構(gòu)將熔煉線圈及坩堝置于翻轉(zhuǎn)框架和平移框架上，實現(xiàn)線圈翻轉(zhuǎn)與平移獨立運行，并采用內(nèi)置水冷電纜供電，真空下的部件設(shè)有防護裝置，保證設(shè)備可靠性，減少維護工作，提高生產(chǎn)效率。

  由于爐體為臥式布局，新式精密鑄造爐配套水平運動的模殼平移車。模殼平移車采用內(nèi)外雙段平移結(jié)構(gòu)，通過外平移實現(xiàn)模殼從爐外裝載到爐內(nèi)，內(nèi)平移將模殼送至熔煉室指定位置并與模殼升降機構(gòu)配合實現(xiàn)模殼脫離。模殼平移車上的特制模殼托盤帶有自定位機構(gòu)，確保模殼轉(zhuǎn)移的準(zhǔn)確穩(wěn)定。

  此外，新式精密鑄造爐采用同軸水冷電纜，其特殊結(jié)構(gòu)可使同一根電纜包含內(nèi)外雙層導(dǎo)電層，利用交流電場的同軸效應(yīng)大幅減小輸電線路電壓，提高負(fù)載端有功功率比例，降低電源總電壓，有利于電源滿載輸出和提高有功功率。該電纜已在新式精鑄爐中應(yīng)用，實現(xiàn)了提高電效率、降低線損電壓的目的。

  三、新式精密鑄造爐的發(fā)展前景與產(chǎn)業(yè)價值

  新式精密鑄造爐在傳統(tǒng)等軸晶鑄造工藝中起到補漏作用，有效解決了大尺寸鑄件、薄壁鑄件、低溫澆鑄工藝等需要內(nèi)置式模殼加熱器工況下的生產(chǎn)難題。同時，其與細(xì)晶 / 雙性能葉盤鑄造爐結(jié)構(gòu)相似，采用新式精鑄爐布局可解決細(xì)晶爐熔煉室反復(fù)破 / 抽真空的弊端。若要實現(xiàn)細(xì)晶 / 雙性能葉盤鑄造，只需在熔煉室內(nèi)增加一套細(xì)晶攪動機構(gòu)并調(diào)整模殼平移車機構(gòu)，這為精密鑄造產(chǎn)業(yè)向更復(fù)雜、高端鑄件生產(chǎn)領(lǐng)域拓展提供了可能。

  新式布局的真空等軸晶精密鑄造爐是精密鑄造領(lǐng)域的重要創(chuàng)新成果。它針對傳統(tǒng)精密鑄造爐的技術(shù)瓶頸，通過臥式布局、內(nèi)置模殼加熱器、同軸水冷電纜、線圈平移機構(gòu)等一系列創(chuàng)新設(shè)計，有效解決了模殼溫度控制、澆鑄作業(yè)不便、設(shè)備維護困難等問題。該設(shè)備不僅能滿足特殊鑄件的生產(chǎn)需求，還為精密鑄造產(chǎn)業(yè)向細(xì)晶 / 雙性能葉盤鑄造等高端領(lǐng)域發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著其在行業(yè)內(nèi)的推廣應(yīng)用，有望顯著提高精密鑄件的生產(chǎn)合格率，推動我國精密鑄造產(chǎn)業(yè)邁向更高水平，在全球精密鑄造市場中占據(jù)更有利的競爭地位。

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