主营产品：冷却塔

无锡科尔德冷却设备有限公司

扫码进入店铺

主营产品：钢水复合精炼剂、不锈钢精炼

剂、耐热钢精炼剂、碳钢精炼剂、铸铜精炼

剂、不锈钢造渣除气剂、精炼棒、冒口保温

剂、钢液净化剂、除渣剂

无锡市吉岙铸造材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：中频电炉

西安庆意电磁环保设备有限公司

扫码进入店铺

主营产品：浇冒口分离器、浇冒口去除机、

液压钳

新乡市浩荣机械设备有限公司

扫码进入店铺

主营产品：固化剂、呋喃树脂、酚醛树脂

徐州盛安化工科技有限公司

扫码进入店铺

主营产品：冷焊机

余姚市益精电子有限公司

扫码进入店铺

主营产品：铝矾土细粉、棕刚玉细粉、石英

粉、莫来石粉、耐火粘土粉、高岭土细粉、

镁砂、镁橄榄石细粉

郑州东泽铸造材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：铸造材料、呋喃树脂、铸型涂料、

特种耐火材料、铁合金炉料、精密铸造材料、

铝矾土砂、宝珠砂、硅铁、锰铁、铬铁

郑州翔宇铸造材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：莫来砂、莫来粉、浇注料、焦宝

石、陶粒、粘土质轻质骨料、焦宝石细粉与颗

粒、出口吨袋纤维毡、耐火纤维棉、景观砖

铝矾土

淄博欧亿汇耐火材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：呋喃树脂、固化剂、涂料、封箱

泥条

保定永强合成材料有限公司

扫码进入店铺

洲际铸造 47

主营产品：砂轮机、砂轮、金刚石砂轮

主营产品：宝珠砂、涂料、覆膜砂、过滤网

主营产品：增碳剂、呋喃树脂、化剂、保温

覆盖剂系列、铸造涂料 、高效除渣剂、电极

用煅后石油焦、阳极用煅后石油焦

青县顺达砂轮制造有限公司

洛阳凯林铸材有限公司

德州市立冠铸造材料有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：陶瓷砂

湖南嘉顺华新材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：硅铁、硅锆合金、硅钙合金、硅

铁粒、硅铝钡、硅钙锰、硅镁合金、孕育

剂、废钢

安阳市峰岚冶金耐材有限公司

扫码进入店铺

主营产品：固化剂泵、混砂机

保定通和机电设备销售有限公司

扫码进入店铺

主营产品：射芯机、壳芯机、铸造机、铁型

覆砂生产线

无锡市新安特种机械制造有限公司

扫码进入店铺

主营产品：型壳加强剂、硅溶胶、加强型硅溶

胶、高纯莫来、特种刚玉、熔融石英、锆砂

粉、煅烧锆砂粉、铝硅砂、浆料专用杀菌剂

河北润木铸造材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：抛丸机

盐城隆茂机械设备有限公司

扫码进入店铺

主营产品：全自动高温高压脱芯釜、制壳

线、精密铸造成套设备

大连承大机械制造有限公司

扫码进入店铺

48 洲际铸造

主营产品：冒口

主营产品：普型输送机、轻型输送机、积放

输送机、板式输送机、皮带输送机、提升

机、地面推式输送机、动力（无动力）辊子

输送机、移载设备及成套全自动喷涂生产线

主营产品：精密铸造设备、成套设备、脱蜡

釜、射蜡机

江苏卡斯美特节能科技有限公司

承德天马输送机制造有限公司

东营市坤威机械制造有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：速效剂

主营产品：除尘设备

主营产品：石英砂、石英粉

主营产品：测温仪

主营产品：脱蜡釜、注蜡机、沾浆机、淋砂

机、机械手、机器人、焙烧炉、低温脱蜡机、

封闭式振壳机、低温制膏机、滚筒淋砂机、制

壳悬挂链、浮砂机、快速水分蒸发器、化蜡桶

绵阳市五彪新材料技术开发有限公司

保定市卓艳机械设备制造有限公司

安徽晶茂石英科技有限公司

大连科迪测控技术开发有限公司

东营市润颖机械设备有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：半自动切割机

主营产品：陶瓷过滤片、过滤片、滤渣网

新吴区朱仲周五金加工厂

鞍山聚益飞陶瓷科技有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

洲际铸造 49

主营产品：氧熔棒、冒口保温剂、铸造工

具、羊毛担笔、芯撑

主营产品：硬度计、金相化验仪器、探伤

仪、超声波测厚仪、型砂化验设备、元素化

验设备

主营产品：台车式电阻炉、真空炉、台车式

燃气炉、退火炉、淬火炉、连续式熔化保温

炉、电阻炉、工业电炉、转炉

河北省枣强县隆鑫铸造材料厂

济南盈冲仪器有限公司

江苏恒力炉业有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：高温精密铸造用的型芯

主营产品：冷焊机

主营产品：耐火材料、钢丸、铝矾土、中频

炉耐火材料

主营产品：膨润土、钙基膨润土、钠基膨润

土、复合型钠基膨润土、球团粘结剂、烧结

粘结剂、干燥剂等

主营产品：混砂机、抛丸机、砂处理设备

佛山市恒之芯复合材料有限公司

宏犇实业(上海)有限公司

河南省郑州艳霞耐火材料有限公司

建平慧营化工有限公司

江苏亿达铸造机械有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：消失模、覆膜砂、V法涂料、覆

盖剂，消失模粘结剂、脱氧剂、脱模剂

主营产品：射芯机、壳芯机、覆膜砂生产

线、模具

曲阜市先锋铸材有限公司

衡水瑞霖机械设备有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

50 洲际铸造

主营产品：消失模模具、铸造模具

任丘市精远模具有限公司

扫码进入店铺

主营产品：锆英砂、莫来砂、硅酸锆、莫来

粉

山东省博兴县康胜新材料有限公司

扫码进入店铺

主营产品：射芯机、模具

主营产品：混砂机、砂处理生产线、除尘设

备、造型线 、落砂机、破碎机、离心机、搓

擦机、砂温调节器

宁晋县硕达机械模具有限公司

大连迅杰机电设备有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：中频电炉、中频电源

主营产品：重力铸造设备、砂芯芯生产设

备、射芯机、铝合金铸造设备

主营产品：二手抛丸机

主营产品：增碳剂、球化剂、孕育剂、包芯

线

宁波市神光电炉有限公司

泉州勇胜机械有限公司

沧州双铭抛丸机械有限公司

青岛志赢新材料科技有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

扫码进入店铺

主营产品：增碳剂

主营产品：氧熔棒

辽宁葫芦岛荣达碳素有限公司

泊头市天恒机械有限公司

扫码进入店铺

扫码进入店铺

洲际铸造 51

汇聚实时行情

准确把握市场趋势

编者按

LOST FOAM

CASTING PROCESS 消失模铸造工艺专题

消失模铸造也称负压实型铸造（EPC），是目前国际上比较先进的铸造工艺之一，被誉为是铸造

史上的一次革命，是21世纪“绿色集约化铸造的主要途径”，随着消失模铸造工艺在我国的铸造生产

过程中使用越来越多，同样出现的消失模铸造技术问题也越来越多，因此消失模也被号称为“一看就

会，一干就废”的铸造工艺，为提高铸造企业使用消失模铸造技术水平改良工艺控制，降低铸造企业

在生产过程中的产品废品率，不断完善铸造企业在质量、工艺、生产上的协调及稳定性。

本期《洲际铸造行业内参》围绕着消失模铸造工艺专题进行讨论，探讨消失模铸造工艺的试验研

究、具体工艺设计与缺陷预防，以及在特定领域的应用。希望对消失模铸造企业能够高效的生产优质

产品有所帮助。

52 洲际铸造行业内参

RESEARCH 深度调查

摘要：介绍了消失模铸造工艺的特点及常见缺陷，详细阐述了消失模铸造新工艺的生产试验，得出结论：（1）

采用消失模铸造的浇前预引燃、充分先烧后浇，特别是独立型壳铸造工艺方案，充分发挥出消失模工艺优势，

并有效解决皱皮、夹渣、气孔、塌箱、粘砂等铸造缺陷问题；（2）中低端质量要求的铸件宜采用浇前预引燃、

充分先烧后浇工艺方案；（3）独立型壳铸造工艺方案，由于隔绝砂、水分及C，能够更有效防止消失模铸造缺

陷的产生，借助真空及振动物理条件，提高金属液充型和凝固补缩能力，更利于铸件成形，为高质量要求的铸

件提供工艺方法。

关键词：消失模铸造；浇前预引燃；先烧后浇；型壳成形

中图分类号：TG255 文献标志码：B 文章编号：1003－8345（2021）01－0056－04

DOI：10.3969/j.issn.1003-8345.2021.01.016

消失模铸造新工艺的试验研究

刘天平1，2，王爱丽1，2，李泽同1

，李泽嘉1

，王凡1

，王雪玲1

，张向峰3

（1.安阳市凯创科技有限公司，河南 安阳 456150；2.AFT 先进成形技术研究院，河南 安阳 456150；3.汤阴腾龙合金精铸

有限公司，河南 安阳 456173）

来源：《现代铸铁》

Abstract：The characteristics and common defects of the lost foam casting process were introduced，the

production test of the new lost foam casting process was described in detail. Following were concluded：（1）Using

pre-ignition before pouring， full pre-ignition before pouring，especially independent mold shell casting scheme

gave full play to the advantages of lost foam process and effectively solved the defects problems of elephant skin，

slag inclusion，blowhole，mold collapse，burning-on.（2）For the castings with middle low-end quality requirement

the process scheme of pre-ignition before pouring and fully burning before pouring should be adopt. （3）Due to

sand，moisture and C isolation，the independent mold shell casting process could more effectively prevent the lost

foam casting defects，with the help of vacuum and vibration physical conditions，the mold-filling and solidification

feeding capacity of molten metal was improved，which was more conducive to the casting forming and provided a

technological method for high quality castings.

Key words：lost foam casting；pre-ignition before pouring；burning before pouring；mold shell formation

Experimental Research on New Technology of

Lost Foam Casting

Liu Tianping1，2，Wang Aili1，2，Li Zetong1

，Li Zejia1

，Wang Fan1

，Wang Xueling1

，Zhang Xiangfeng3

（1.Anyang KCST Co.,Ltd.，Anyang 456150，China；2.AFT Research Institute，Anyang 456150，China；3.Tenglong

AlloyPrecision Casting Co.,Ltd.，Anyang 456173，China）

洲际铸造行业内参 53

深度调查

深度调查 RESEARCH

消失模铸造工艺采用泡沫塑料模样紧实造型，

浇注时，泡沫塑料模样受热气化消失、冷却凝固，

最终获得铸件。与传统铸造相比，该工艺生产的

铸件表面粗糙度低、尺寸精度高，近无余量、精

确成形，铸件结构设计灵活、无需起模、无分型

面和型芯，复杂铸件可以整体铸出 [1]。

消失模铸造具有铸件尺寸精度高、表面光洁、

少污染等优点，随着消失模工艺技术的提高及相

关材料的发展，特别近几年来，随着国家环境保

护与治理的加强，采用干砂造型的消失模铸造工

艺应用范围不断扩大而得到长足发展。

由于消失模铸造工艺要采用 EPS 白模（泡塑

模），金属液流动前沿有热解产物，与金属液反

应影响金属液充填，铸件质量受泡塑模样、涂料

等材料性能影响，工艺技术要求更高。实际生产中，

该工艺常见有夹渣、气孔、粘砂、增碳等铸造缺陷。

因此，采用消失模的铸造工艺时，应尽可能在浇

注前全部或部分去除 EPS 白模，消除上述铸造工

艺缺陷，以此为思路，创造利用涂料或型壳隔绝砂、

水分及 C，利于铸件成形的环境，进行了工艺试验。

1 消失模工艺特点与常见缺陷

1.1工艺特点

1.1.1 铸件尺寸精度高、表面光洁

与传统造型工艺相比，消失模铸造不需要再

开箱取模，不需要下砂芯，没有分型面，因而铸

件无飞边、毛刺，没有型芯组合引起的尺寸偏差，

铸件尺寸精度可以达到 CT6 ～ CT9 级，铸件尺寸

公差也很小 [2]。

1.1.2 铸造工艺设计灵活

工艺技术人员考虑铸造工艺时，更加具有立

体感，比较直观，会更有利于铸造工艺方案的优

化设计。同时，该工艺浇注补缩系统设置灵活，

工艺试制方案会更多一些，有利于铸造工艺设计

水平的创新提升。

EPS 白模为铸件结构设计提供了充分自由空

间，比如，常规铸造工艺的一个铸件分型下芯复

杂的设计考虑，可以设计多个 EPS 泡沫塑料模块

粘接为整体白模；或者原来由几个零件装配成的

产品结构，也可以设计多个 EPS 泡沫塑料模块粘

接后整体铸造而成。

1.1.3 工艺清洁环保

采用干砂填充造型的消失模铸造工艺，砂中

不含化学粘结剂，尤其是近年来采用陶粒砂（宝

珠砂）效果更好。低温下，泡沫塑料对环境不造

成气体污染，浇注时排放的有机物不仅少而且集

中排放、时间短，通过采用 RCO 法（吸附催化浓

缩燃烧净化法）集中处理，清洁环保优势显著，

装备措施也更利于环保治理改善。

1.1.4 提高铸件力学性能

采用消失模铸造成形工艺，可以提高浇注充

型及凝固补缩能力，在真空吸附和陶粒砂（宝珠砂）

型腔激冷作用下，铸件内部组织致密，有效解决

缩孔、缩松问题，可以提高铸件的力学性能（结

合振动浇注效果更好）

1.1.5 投入小、成本低

消失模铸造工艺简化了铸造工序，设备易于

实现机械化、自动化，投入小，可以显著减少工

人数量，改善车间环境，降低投资和生产成本；

铸件质量可以提高、表面光洁，大大减少清理后

处理工作量，降低车间粉尘和噪音，清洁环保优

势显著。

1.2常见的铸造缺陷

EPS 白模给消失模铸造带来优势的同时，也

会产生皱皮、夹渣、气孔、增碳、塌箱、粘砂等

铸造缺陷。因此，尽量在浇注前减少或去除 EPS

白模，解决上述铸造工艺缺陷，并以此为思路，

创造利用涂料或型壳隔绝砂、水分及 C，且有利

于成型的环境，展开如下成形新工艺试制。

2 消失模铸造新工艺试验

2.1 浇注前预引燃

54 洲际铸造行业内参

深度调查

RESEARCH 深度调查

浇注前预先从浇道口处引燃 EPS 白模，在真

空负压吸附下泡沫塑料从浇道口向型内燃烧一段

距离，紧接着进行浇注，如图 1、图 2 所示。

图1 浇注前预引燃

Fig.1 Pre-ignition before pouring

图2 引燃后浇注

Fig.2 Pouring after pre-ignition

消失模铸造浇注前预引燃方法是利用消失模

涂料形成隔绝空间，尽可能在浇注前燃烧型腔内

部分 EPS 白模，减少浇注金属液后白模分解产生

的发气量和液相再聚合物，借助于真空负压物理

条件，提高金属液充型和凝固补缩能力，形成利

于铸件成形的环境，降低皱皮、夹渣、气孔等铸

造缺陷废品率。

上世纪 90 年代，某企业采用消失模铸造工艺

生产电机壳及中低端汽车零部件，渣孔、气孔等

废品率一度超过 30%，采用浇注前预引燃方法后，

废品率控制在 3% ～ 7%，效果显著。

该试验表明，浇注前预引燃方法在浇注前预

先从浇道口处引燃 EPS 白模，在真空负压吸附下

泡沫塑料会从浇道向型内引燃一定距离，使型腔

深处缺乏 O2

，燃烧就会慢慢停止。因此，浇注前

预引燃方法只能燃烧型腔内部分 EPS 白模，并不

能将白模燃烧尽，因此，该方法尽管可以起到明

显改缺陷善作用，但并不能够彻底解决前述铸造

缺陷。

2.2 先烧后浇工艺

消失模铸造先烧后浇工艺方法是利用消失模

涂料形成隔绝空间，在浇注前富 O（或强制吹 O）

燃烧型腔内的 EPS 白模，浇注时型腔内已经再无

白模，借助于真空负压物理条件提高金属液充型

和凝固补缩能力，形成利于铸件成形的环境，解

决皱皮、夹渣、气孔等铸造缺陷废品率。

先烧后浇工艺，关键在一个“烧”字，其先

决条件是所用的涂料要经得起烧，需要有足够的

耐高温性能和强度，同时真空负压压力、涂料的

厚度与透气性、涂料是否全覆到位、涂料裂纹以

及砂型气密性要控制好。因为该工艺方法是模簇

埋在干砂中后再开始富 O 燃烧 EPS 白模的，若上

述条件控制不协调，容易引起塌型。

实际操作过程中，尽管浇注前富 O（或强制

吹 O）燃烧型腔内的 EPS 白模，由于铸件结构决

定型腔结构，有些铸件的白模仍有烧不尽、烧不

完全、烧不透的现象或问题，在真空负压吸附作

用下会有明显的附壁现象，白模液化后的胶状再

聚合物可以通过金属液注入后冲刷带入到型腔的

顶部或冒口处，因此，先烧后浇工艺方法对薄壁

铸件并不适宜，比较适宜于壁厚较大的铸件，但

对于壁厚大铸件，塌型的问题还是需要特别注意

的。

2.3 型壳成形

型壳成形可称为独立型壳成形工艺方法，

是将消失模铸造同熔模铸造制壳技术相互融合的

复合铸造工艺方法，其主要特点是离线制作完成

一个独立的型壳。具体为：发泡成形密度较高的

EPS 白模涂覆数层无机浆料，经烘干、液化、气

化处理，制成强度高、内壁洁净、轮廓完整的型壳，

并埋置于陶粒砂中，经负压紧实，在真空状态下

洲际铸造行业内参 55

深度调查

深度调查 RESEARCH

浇注金属液，得到组织致密、外观光洁的精密金

属铸件。

上述的真空低压消失模壳型铸造技术，是将

泡沫模样装入砂箱，在浇注之前需要进行失模、

焙烧处理，不产生由于 EPS 白模分解引起的气孔、

气化燃烧夹杂物等问题。这种消失模型壳铸造工

艺，借鉴熔模铸造，提前制作出型壳，但又区别

于熔模铸造，制作的型壳可以撒砂，也可以采用

浆料形式不撒砂制壳，制壳步骤如下：

（1）分别配制数层无机浆料，并且搅拌均匀；

（2）将粘结浇注补缩系统的 EPS 白模簇先

涂覆一层面层浆料（涂覆方式优先推荐浸料蘸涂），

低温烘干（烘干温度 45 ～ 65℃），再涂覆 3 或 4

遍背层浆料（涂覆方式优先推荐浸料蘸涂），依

次低温烘干（烘干温度 45 ～ 65℃，涂覆背层数

根据铸件结构确定）；

（3）涂覆后的型壳内包有 EPS 白模，在浇

注口朝下时的型壳最底部适当的位置钻出排液排

气的孔；

（4）将型壳浇注口朝下装进炉窑，经中

高温加热（中温温度 200 ～ 280℃、高温温度

750 ～ 850℃），制成强度高、内壁洁净、轮廓完

整的型壳；

（5）用耐火棉蘸涂浆料盖堵排液排气的孔，

用塑料薄膜扎浇注口供造型与浇注备用。

消失模型壳铸造工艺方法，利用提前制作的

独立的型壳形成隔绝空间，隔绝砂、水分及 C（EPS

白模分解析出），借助于真空负压（或真空负压

+ 振动）物理条件，提高金属液充型和凝固补缩

能力，形成利于铸件成形的环境，充分发挥消失

模铸造工艺优势，能有效解决皱皮、夹渣、气孔、

增碳等缺陷问题。同时由于型壳具有一定强度，

可以有效防止塌型发生，从而避免粘砂缺陷。

消失模型壳铸造工艺方法中，壳型内没有砂、

水分及 C 对铸件成形的影响，采用物理条件控制

和无粘结剂陶粒砂，真空吸附浇注提高金属液充

型能力和凝固补缩能力，过程易于控制，稳定可靠，

材料循环使用，绿色环保，提高产品品质，综合

效果显著。近年来，陆续试验用于不锈钢、高低

合金钢、球墨铸铁等用于不同行业、不同质量要

求的铸件（部分铸件如图 3 所示），质量和工艺

方法得到客户认可。

图3 消失模型壳铸造工艺生产的铸件

Fig.3 Casting produced by using lost foam mold shell

process

3 结论

（1）采用消失模铸造的浇前预引燃、充分先

烧后浇，特别是独立型壳铸造工艺方案，充分发

挥出消失模工艺优势，并有效解决皱皮、夹渣、

气孔、塌箱、粘砂等铸造缺陷问题。

（2）中低端质量要求的铸件宜采用浇前预引

燃、充分先烧后浇工艺方案。

（3）独立型壳铸造工艺方案，由于隔绝砂、

水分及 C，能够更有效防止消失模铸造缺陷的产

生，借助真空及振动物理条件，提高金属液充型

和凝固补缩能力，更利于铸件成形，为高质量要

求的铸件提供工艺方法。

参考文献

[1] 樊 自 田 . 消 失 模 铸 造 新 技 术 及 新 应 用

[C]//2019 中国铸造活动周论文集 . 沈阳：全国铸

造学会，2019.

[2] 姜不居 . 特种铸造 [M]. 北京：中国水利水

电出版社，2005：75-99.

(a)电梯轮毂铸件 (b)真空轮辋铸件 (c)汽车铸件

(d)通用机械铸件 (e)铁路铸件 (f)高端工程机械铸件

56 洲际铸造行业内参

INDUSTRY 行业声音

摘要：简要分析了消失模铸造球墨铸铁件的浇注系统设计及铸造中常见的缩松缺陷的形态、成因及其预防。通

过实验发现，铸件上端面及厚大部位出现缩孔、夹渣的缺陷。通过计算和模拟，增加上端面加工余量、增设冒

口，配合改进浇注系统，采用近似底注的方式，提高浇注系统的补缩能力，可以预防缩松、缩孔缺陷。对全工

序加强过程控制，确定了提高铸件合格率的最佳方案。

关键词：球墨铸铁件；消失模铸造；共晶膨胀；缩松；冒口

中图分类号：TG255 文献标识码：A 文章编号：1673-4971(2023)05-0018-04

DOI：10.19382/j.cnki.1673-4971.2023.05.011

一种球墨铸铁件消失模铸造工艺

设计及缺陷预防

淡瑶

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 宝鸡 722409）

来源：《热处理技术与装备》

Abstract：The pouring system design of ductile iron castings in evaporative pattern casting, the forms, causes and

prevention of common shrinkage defects in casting were briefly analyzed. It was found that the shrinkage holes

and slagging defects appeared on the upper end face and heavy thickness parts of the casting. Through calculation

and simulation, increasing the processing allowance of the upper end face, adding risers, cooperating with the

improvement of the pouring system, and adopting the way of approximate bottom injection method to improve the

feeding ability of the pouring system could prevent shrinkage porosity defects. Strengthen process control of the

whole process, the best plan to improve the qualification rate of casting was determined.

Key words: ductile iron castings; evaporative pattern casting; eutectic expansion; shrinkage porosity; feeder head

Process Design and Defect Prevention of A

Evaporative Pattern Casting for Ductile Iron

Castings

Dan Yao

(Shaanxi Fast Auto Drive Group Co., Ltd., Baoji Shaanxi 722409,China)

洲际铸造行业内参 57

行业声音

行业声音 INDUSTRY

本研究开发设计的一种消失模铸造球墨铸铁

件，铸件重量为180kg，其结构特点为局部厚大、

两处油道总长度大于500mm。从消失模铸造工艺

方面考虑，由于属于糊状凝固，球墨铸铁容易产

生缩孔、缩松、夹渣等缺陷。采用MAGMA仿真模

拟软件，对浇注系统方案进行模拟。通过工艺试

制，解决了缩孔、夹渣、加工端面缺陷等问题，

并进行了总结和分析。

1 工艺设计

1.1结构分析

球墨铸铁件材质为QT400-15，铸件轮廓尺寸

为430mm×620mm×684mm，一箱一件，铸件重

量为180kg。该铸件多处部位壁厚较厚，图1（a）

中标识区域尺寸为183mm×40mm×59mm，容易

产生缩孔。图1（b）和图1（c）为零件剖视图，

铸件有两处需要加工油道，总长度510mm，气密

测漏压力要求高，油道内部不允许有缺陷。

1.2工艺方案及仿真模拟

对消失模铸造球墨铸铁件的浇注系统进行设

计，四种方案分别为：侧底注、顶注、阶梯注和

底注。并采用MAGMA仿真模拟，对比不同方案的

凝固和补缩。侧底注模拟结果如图2所示。从凝固

过程观察，随着凝固时间的变化，较薄的区域优

先凝固，厚大区域凝固需要更长的时间。平行板

与上端面相交区域缩松风险等级较高。铸件两侧

的“U”型凸台内部形成一个热节区域，也存在

缩松风险。底部、凸台密集区域存在较高的缩松

风险。凝固过程所需时间与壁厚的增加正相关。

图1 铸件及零件结构

Fig.1 Structure of casting and parts

图2 侧底注模拟结果

Fig.2 Simulation results of the side bottom injection

图3 顶注模拟结果

Fig．3 Simulation results of the top injection

图4 阶梯注模拟结果

Fig.4 Simulation results of the step injection

小的集渣包对铸件上端面的凝固过程影响不大，

集渣的效果需要实验验证。

顶注模拟结果如图3所示，缩松风险等级较高

的区域与侧底注方案相似。

阶梯注模拟结果如图4所示，重点观察凝固过

程，缩松风险区域集中在铸件两侧“U”型凸台

的内部、平行板与上端面相交区域，并且在内浇

口凝固后，上端面无法得到补缩。

底注模拟结果如图5所示，在凝固过程中上端

面热节区域由冒口补缩，但在补缩通道关闭前，

并没有补缩完毕，因此上端面热节区域和冒口内

部都会形成缩松或缩孔，补缩效果不佳，应该通

过计算和实验进行修改。

1.3工艺实验

通过对MAGMA仿真模拟结果进行分析，选

58 洲际铸造行业内参

行业声音

INDUSTRY 行业声音

图5 底注模拟结果

Fig.5 Simulation results of the bottom injection

图6 加冒口底注

Fig.6 Bottom injection with feeder

图7 铸件上端面缩孔

Fig.7 Shrinkage hole on the upper face of cashing

2 缺陷分析

2.1 主要缺陷

如图7所示，无补缩冒口铸件上端面存在缩

孔，位置集中在平行板结构和上端面交汇处。此

类缺陷为球墨铸铁件的主要缺陷。

2.2 原因分析

2.2.1 缩孔成因分析

根据MAGMA模拟结果和工艺实验结果，过

桥壳体铸件存在缩松缺陷，位于上端面与两个平

行板状结构的交汇处。凝固过程中厚大区域较周

择加冒口底注浇注系统进行工艺实验，如图6所

示。

围均匀薄壁区域凝固慢，周围凝固后，厚大区域

内部的凝固过程得不到铁液的补充，就会形成缩

松或缩孔缺陷。

球墨铸铁的凝固过程呈粥样凝固［1］，凝固

初期表层无硬壳形成，随着石墨的析出，共晶膨

胀的压力会导致两种现象：1）铁液体积增大，随

着时间的延长，凝固范围不断扩大，最后凝固的

区域形成缩孔或缩松，冷却过程的体收缩也无法

改变已经形成的缩松或缩孔缺陷，甚至会增大缩

松的风险［2］；2）膨胀压力会直接作用在铸型表

面，造成型壁的迁移、涨箱、缩松等不良现象。

因此，为了避免球墨铸铁件出现缩松或缩孔

缺陷，拟采用两种控制措施：1）合适的补缩冒

口，对热节区域进行补缩［3］；2）增强铸型的刚

性，即提高型砂2的紧实度，浇注完成持续保压，

保压时间大于15min。．

2.2.2 冒口

本实验中按冒口的使用分为集渣冒口和补缩

冒口。解决缩松缺陷主要使用补缩冒口，其作用

是补充铁液和控制压力。

图8为冒口和铸型中压力变化的三个典型阶段［4］。

内浇口凝固后不再有更多的铁液进入铸型，此时

铸件和冒口组成整体，见图8（a）；当液态金属

发生收缩时，收缩极限状态，铸型内部冒口中压

力最小，见图8（b）；随着石墨析出和奥氏体的

形成产生的膨胀，表征为液态金属膨胀，从而使

冒口重新充满，见图8（c）。随着石墨和奥氏体

的不断析出，铸型内部的压力会增加，因此需要

铸型有一定的刚性。

采用消失模铸造球墨铸铁件时，应根据铸件

结构选择合适的冒口，同时浇注过程中……

阅读全文

【 扫码！】

洲际铸造行业内参 59

行业声音 INDUSTRY

摘要：介绍了中、大型西门子电机壳铸件的消失模铸造工艺：采用整体成型，径向和高度采取不同的收缩率；

采用阶梯式浇注系统，严格控制白模的烘干温度和时间，重点控制涂料的涂挂性、常温/高温抗裂性、脱壳性等

性能；浇注温度1490～1500℃，浇注真空度控制在-0.065～-0.07MPa。生产结果显示：采用消失模工艺生产的

电机壳铸件表面质量好，尺寸合格，金相组织和力学性能符合技术要求，且每吨铸件的生产成本较呋喃树脂砂

工艺低1400元。

关键词：灰铸铁；电机壳；消失模

中图分类号：TG251 文献标志码：B 文章编号：1003－8345（2022）05－0025－04

DOI：10.3969/j.issn.1003-8345.2022.05.007

电机壳铸件的消失模铸造工艺

徐焕磊，王刚，温锡祥

（聊城新泺机械有限公司，山东 聊城 252000）

来源：《现代铸铁》

Abstract：The lost foam casting process of medium and large Siemens motor shells were introduced: integral

molding was used, with different shrinkage rates in radial and height. A stepped pouring system was adopted.

Strictly controlling the drying temperature and time of the lost foam pattern and focus on control the coating's

sagging,normal/high temperature crack resistance, exuviation and other properties, the pouring temperature was

1490～1500℃, and the pouring vacuum was controlled at -0.065～-0.07MPa. The production results showed that the

motor casing castings produced by the lost foam process had good surface quality. It had qualified dimensions. Its

metallographic structure and mechanical properties met the technical requirements. The production cost per ton

of castings was 1400 yuan lower than that of the furan resin sand process.

Key words：gray iron; motor shell; lost foam

Lost Foam Casting Process for Motor Shell

Castings

Xu Huanlei，Wang Gang，Wen Xixiang

（Liaocheng Xinluo Machinery Co.,Ltd.，Liaocheng 252000，China）

60 洲际铸造行业内参

行业声音

INDUSTRY 行业声音

笔者公司采用消失模工艺生产的西门子电机

壳铸件，外形尺寸1240mm×800mm×700mm，铸

件质量约780kg，材料牌号为ASTM48A30C（相当

于HT200～HT250）。该铸件尺寸较大、散热筋较

多、最薄处为5mm，铸件结构如图1所示。与小电

机壳的消失模铸造工艺相比，散热筋成型比较困

难，出现问题比较多。

1 模具设计

中大型带有散热筋的电机壳模具一般分成4个

部分，制模后白膜组合起来。但是组合起来的白

模尺寸难以控制，稳定性差。笔者公司模具是整

体成型的，外形及内腔均采用滑块结构，保证整

体白膜顺利出模，从根本上解决了铸件变形及尺

寸精度问题。收缩率的参数选择是模具设计中的

关键，大型消失模电机壳铸件的收缩率长度方向

取1.35%、高度方向取1.15%。

2 浇注系统设计

消失模铸造浇注系统的形式与传统工艺不

同，消失模铸造内浇道的大小、尺寸、形状、

方向，直接影响模样的汽化，如果按照传统砂型

铸造工艺计算内浇道的大小，铁液容量少，周

边散热面积多，会急剧降低进入型腔的铁液温

度，影响模样的汽化速度。根据传统砂型铸造工

艺计算后得到总的内浇道截面积，一般再增加

10%～25%即可，试验后适当调整。由于铸件高

度较高，采取阶梯浇注方式，铸件的内浇道位置

图1 铸件结构

Fig.1 Casting structure

图2 浇注系统示意图

Fig.2 Schematic diagram of the gating system

设计很关键，如图2所示，采用多点进铁液的内浇

道。浇注系统及参数设计为：直浇道截面尺寸为

φ48mm，横浇道、内浇道共4层，高度、直径方

向均匀布置，顶层8道，其余3层各6道，共26道，

由于直浇道中空，铁液直接进入最下层浇道，随

着铁液液面上升，升至第2层高度，第2层开始入

铁液，所以按照单层计算浇注系统比例为∑F直:

∑F横:∑F内=1.25:2.5:1。

3 消失模铸造工艺

3.1 预发泡和成型

由于该电机壳的散热片厚度为5mm，因此，

EPS原始珠粒粒径选择也应偏小，笔者公司采用

龙王p-s/p-4s型号。由于散热片多并且比较薄，

预发密度应控制在25～26g/L。采用电加热预发，

保证预发珠粒大小均匀和珠粒含水分少[1-4]。

泡沫成型采用专用电机壳液压半自动成型

机，设备尺寸为长2.6m、宽2.6m、高9m，最大

安装模具尺寸为长2.3m、宽2.3m。自动加料完毕

后，其余工序由设备控制系统自动完成，这样能

保证白模质量的一致性。

3.2 烘干

模型出来以后不能立即进入烘房，放置在成

型区的存放架上，待表面的水分大致蒸发并检验

后再进入烘房。这样做的好处：一是刚打出来的

白模水分很高，如果直接放入烘干房，会导致烘

房湿度居高不下；二是检验时能挑出废品直接报

洲际铸造行业内参 61

行业声音

行业声音 INDUSTRY

废，这样就会减小烘房空间的占用。白模烘干温

度40～45℃，烘干时间48h。

3.3 组合

（1）泡沫模样充分烘干，并且逐个称重，规

定范围以外的隔离处理。

（2）散热筋片逐个检查，不符合外观要求的

应修补或隔离，一般要求10mm×10mm以内的缺

陷采用白模专用修补膏进行修补。

（3）采用单件浇注工艺，非驱动端在上面。

（4）浇注系统用热熔胶粘接结合面。在操作

时满足粘接前提下，一定要尽量少用胶，粘接牢

固并用美纹纸严格密封。图3为组合后的白模。

图3 组合后的白模

Fig.3 White mold after combination

图4 粘砂缺陷

Fig.4 Burning on of sand defect

图5 结疤缺陷

Fig.5 Scar defect

3.4 涂挂

电机壳类铸件对涂料的要求除了一般性性能

要求外，还有3点值得特别重视：

（1）涂料在常温下的抗裂纹性和涂挂性要

好。由于电机壳几乎95%的表面都是垂直面，如

果涂挂性不好，则每一遍的涂层厚度很难保证。

电机壳的散热筋多，壁薄，内壁有穿线槽，涂

料在该处容易涂挂不好，极易造成涂挂不均匀。

过厚的水基涂料在烘干的过程中容易出现裂纹，

而且这些裂纹是很难被发现的，如果处理不好，

浇注时将导致粘砂，常常无法清理而导致铸件报

废。笔者公司采用浸涂工艺，浸涂操作前，涂料

用搅拌器搅拌1h，保证涂料均匀。将组装好的白

模放入搅拌均匀、波美度符合工艺的涂料池内，

人工缓慢下压使白模进入200～300mm，用力要均

匀，停止1min后旋转90度，停止1min再旋转，直

至全部挂匀为止，然后抬出，立放在架子上，用

毛刷找漏白的地方。2h后转入烘干室。

（2）高温抗裂性。由于散热筋片较多，在

机壳的外壁上会有非常多又深又窄的部位，浇注

后这些部位会变成热节，因此，这些部位对涂料

的要求非常高，如果浇注过程不能抵御铁液的冲

击，就会出现粘砂缺陷，如图4所示；如果涂料耐

火度不够或者粘结剂使用不合理，抛丸后就会出

现表面结疤粗糙不平，如图5所示。

（3）涂料的剥离性能。电机壳内腔穿线槽，

在抛丸过程当中钢丸无法正常进入穿线槽，需要

涂料的剥离性能高。笔者公司在涂料中加入助

剂，通过多次调整，最终加入骨料2%的Fe2

O3

（氧

化铁红），满足了使用要求……

阅读全文

【 扫码！】

62 洲际铸造行业内参

HISTORY OF

LIAONING FOUNDRY 辽宁铸造史

汇聚实时行情

准确把握市场趋势

沈阳机床公司

编者按

辽宁省是全国现代铸造业发展较早的省份之一，“九一八” 事变之前民族工业的发展及“日伪”时期

殖民侵略留下的大量工业设施，使辽宁省与其他地方相比，具备了比较好的现代铸造产业基础。同时，辽

宁省也是全国铸造材料资源最为丰富的地区之一，如抚顺-本溪-辽阳-鞍山的矿脉是丰富的铸造生铁资源，

抚顺、阜新、铁岭、沈阳等地的煤炭资源，阜新及周边的铸造硅砂资源等，其中辽宁省的铁、锰、镁、

钼、石灰石、膨润土、硅砂等铸造的原辅材料储量在全国处于优势地位，这些都是铸造行业必不可少的重

要资源。新中国成立初期，国家根据辽宁省的工业基础和历史积累，在新的工业布局中将辽宁省定位于装

备制造业，尤其是重大装备制造业的生产基地。因此，辽宁省一直有“共和国装备部”的称号，沈阳市也

有“东方鲁尔”之美誉。——摘自《中国铸造发展史》

从本期起，《洲际铸造行业内参》特分享辽宁铸造史，共计十一卷，每期一卷，以飨广大读者朋友

们。

FOUNDRY HISTORY

64 洲际铸造行业内参

铸造史

（第一卷）机床一铸造第一枚金

属国徽

沈阳机床一的情结：

我已是年近古稀的铸造老人。但现在沈阳机床一的后来者，银丰铸造的董事长是我的铸造学生。

还有我中学时的同学一大部分是沈阳机床一的家属小孩。

77级在东北大学读铸造专业时是高允彦老师领我们到沈阳机床一实习的。

再后来参加铸造博物馆（现在工业博物馆）筹备工作。

作者：赵志立（中国铸造协会专家、沈阳大学教授）

天安门城楼 国徽

沈阳市铁西区兴华大街北二路东西两个厂区

雄伟庄严的北京天安门，凝聚着祖国各族儿

女崇敬的目光。在天安门“重檐式”建筑的两重

檐正中，端挂着一个中华人民共和国国徽。这个

新中国的第一个金属国徽，诞生在共和国长子、

素有“东方鲁尔”美誉的沈阳机床一厂。

1950年国庆节前夕，沈阳第一机器制造厂

（沈阳第一机床厂前身）十九号铸造车间铸造班

班长焦百顺、裴庆江，郑重地接受了铸造国徽的

光荣政治任务。第二天，铸造车间组成了由焦百

64 洲际铸造行业内参

FOUNDRY HISTORY

直击现场铸造史专栏

洲际铸造行业内参 65

铸造史

顺、裴庆江等十几人组成的“专门任务小组”。

东北大学吴文远教授介绍说，铜的熔点为

1083摄氏度，而铝的熔点只有660摄氏度。用铜

铝合金，现在来看不是难事，只要有真空设备即

可。然而，1950年至1951年期间，我国尚无真空

设备，要想取得铜铝合金，必须先将铜熔化成铜

水，再将铝锭放入铜水中慢慢熔化。取得这种铜

铝合金，在当年是个难度很高的技术工艺。

土法上马提前铸就第一批国徽：

当年，新中国刚刚成立，沈阳第一机床厂

一方面缺乏铸造设备、先进工艺，一方面还要时

刻提防敌特破坏国徽模具。焦百顺、裴庆江等工

人师傅，自己揣摩铜、铝各自熔点，自行研制必

要的铸造设备，克服重重困难，土法上马，解决

一个个难题：车间内没有化铝罐，他们就找来车

间废铁堆里的钢盔、刺刀、铁管，烧红了加工成

化铝罐。为保证国徽铸件花纹饱满、清晰，他们

从大连、内蒙古等地运来砂子做砂型。为了克服

国徽铸件收缩难题，他们便用水不停泼浇国徽铸

件，使之加速冷却。在铸造国徽期间，“专门任

务小组”的十几名组员，吃住在车间里，夜以继

日地工作，他们经常半夜跑到国徽模具旁边，聚

精会神地看着国徽一点点成型，喜悦之情难以言

状。经过连续奋战，他们终于提前20天完成了铸

造国徽的政治任务。

朱凤仪：

朱凤仪是中国第一枚金属国徽的制造者之

一。对于当年的细节，他记忆犹新。“大概在1950

年7月的时候，我们接到了要制造国徽的任务。”

那时候，朱凤仪刚满18岁，是厂里的铸工。

朱凤仪回忆，一天，师傅裴庆江突然把他叫

到了身旁，宣布了一个秘密任务：“有个重要的

任务我跟你说一下，你一定要保密，不能跟外人

说。我们要制作新中国第一批国徽。”听完师傅的

话，年轻的朱凤仪非常高兴：“这么大个国家，国

徽象征着中国，很了不起。所以，当时我们特别高

兴，摊到这个任务，很不容易啊。”那一晚，朱凤

仪回家很晚。他等家人都睡着了才进屋，躺下后他

还蹬着被子毫无睡意，“心里就是激动，领导又说

要保密，我就连爸妈都没敢告诉”。     

19号铸造车间铸造班班长焦百顺牵头，带领

相关的技术工人去完成铸造的任务。那些日子大

家经常通宵达旦，家离得近的就回家吃一口饭便

马上跑回厂子，离得远的干脆家都不回了，就吃

住在车间里。饿了就吃口干粮，咬口咸菜；困了

就睡在自己做的国徽旁。当2米高的国徽模型运到

厂里，朱凤仪一把就抱在了怀里，“第一次感觉

世界上有这么金贵的东西，感觉比自己的生命还

重要。很珍贵，不能磕着。”模型用油纸包着，

“我撕掉了一层，里面还有一层，撕掉了一层，

还有一层，不下十层。”

经过一个月的精心制作，1950年9月20日，第

一批金属国徽全部完工。其中，大型的直径2米，

共2个；中型的直径1.5米，共25个；小型的直径1

米，有45个。准备分别用于首都、各省及部分城

市的国家机关。

1955年，朱凤仪曾到北京出差，当晚一个人

跑到了天安门。他看到了自己参与制作的国徽，

悬挂在天安门城楼正中央，眼泪夺眶而出，他拉

着旁边的一个陌生人说：“看，那是我做的。”

他很想留张影作纪念，但那时没有相机。2004年

11月，在赴北京参加一个颁奖仪式时，朱凤仪终

于圆了自己半个世纪的梦想：他站在天安门城楼

前，和自己参与制作的第一枚国徽合影。

吴嘉祜：

在吴嘉祜老人的面前，油然而生对历史的敬

畏。老人90岁了，双手依然有力。这是一双老工

人的手，宽阔、粗糙、骨节大，这双手参与了新

中国第一枚国徽的铸造。

洲际铸造行业内参 65

直击现场

FOUNDRY HISTORY

铸造史专栏

66 洲际铸造行业内参

铸造史

岁月洗去太多往事，但有一些数字，老人一

直记得特别清楚：1949年9月10日，他成为沈阳机

床一厂一名八级钳工；1950年7月3日，加入中国

共产党；1950年8月，作为25号车间3组组长参与

铸造了中华人民共和国第一枚国徽。

沈阳机床一厂铸造的这枚国徽，直径2.4米，

重487公斤。当年，吴嘉祜率队负责国徽铸造第

二道工序：抛光加工。老人至今认为，他能够担

此重任，跟自己刚刚入党紧密相关。他还记得

当初接到任务时的感受：“就是拼了命，也要完

成。”这份炽热情感，延续至今。老人回忆，

新中国成立前，没人瞧得起工人，他的门牙，就

是伪满时期当学徒工时被打掉的，“一辈子没

门牙”。在当时的工艺条件下，铸造国徽并非

一件容易完成的任务。吴嘉祜带领着六七个人

扎在车间连轴转，毫无怨言，内心充盈着神圣

感。饿了，拿块抹布擦擦黑乎乎的手，抓起窝窝

头就啃。吴嘉祜还记得，制作国徽共有三道工

序，第一道：用铝合金铸造国徽毛坯；第二道：

抛光加工；第三道：贴金、烤漆。“当时为了顺

利地完成第二道工序，我们自己制作了很多小工

具，用自制的钢丝刷将国徽毛坯表面那些凹凸不

平的地方打磨干净，然后用专用工具将有瑕疵的

地方修补完整，再用自制的小刀将国徽图案中的

细节部分一一雕刻出来，继而再用专用刮刀刮平

图案表面，最后整体抛光，让国徽光亮的如镜子

一样。”要验收国徽了，吴嘉祜形容当时的心情

“紧张地连呼吸都要停止了”。他跟在验收的领

导背后，屏息等待。领导仔细端详国徽的每一个

细节，过了好一阵，忽然轻轻点点头，然后转过

身来说：“师傅们，辛苦了。”“听完，我的眼

泪就从眼角流了下来。”吴嘉祜说。在很长一段

时间内，吴嘉祜最独特的举动，是在每晚七点的

新闻联播开始时，放下碗，盯住屏幕，看着音乐

中浮现的国徽。儿女们都不理解，他们直到父亲

风烛残年，才知道老人有过那么一段光荣的历

吴嘉祜老人

史。把质朴的爱倾注于这枚国徽的沈阳机床一厂

工人们，在后来的岁月中，许多人已离开了人

世。

在中国工业博物馆开馆之年，吴嘉祜再一次

回到了车间，指导工人们按当年工艺重新制造了

一枚同等规格的国徽。这枚国徽收藏在沈阳铁西

区中国工业博物馆中。

桑文铭：

当年他在沈阳机床一厂铸造车间，在刚刚

参加工作不久后，他所在的车间就接到了任务，

要铸造新中国第一枚国徽。那年桑老仅20岁，在

车间还是一名学徒工，但关于铸造国徽的每一

个细节都记的非常清楚。桑老说，那时候沈阳机

床一厂设备简陋、工具落后，在高精度铸造工艺

难度大的情况下，接到任务后整个车间就开始忙

碌了。“那时，我和焦百顺负责化铝，国徽的模

子是木头做的，原材料形状就好像现在小孩吃的

果冻……”桑老说，国徽铸造完成后，他们车间

有几个人都调到了别的地方，留在沈阳的只有几

个人而已，这其中就包括焦百顺、裴庆江、朱凤

仪，但现在除了桑老，其余的工友全都离开了人

世。一份名单，上面清晰地写着沈阳机床一厂铸

造车间当年的成员厂长鲁铭、军代表林文兰、小

组长裴庆江，以及焦百顺、陈明新、朱凤仪等

等，整个沈阳机床一厂铸造车间的成员们都在这

张纸上。

66 洲际铸造行业内参

FOUNDRY HISTORY

直击现场铸造史专栏

洲际铸造行业内参 67

铸造史

桑文铭老人 电影（国徽）剧照

1951年国庆发行的《国徽》特种邮票

现在沈阳工业博物馆中的国徽

沈阳工业博物馆一角

全国征集国徽设计图案：

1949年6月16日，周恩来总理主持召开了新政

协筹备会常委会第一次会议，决定在常委会领导

下，设立6个工作小组。第6小组的任务是：研究

草拟国旗、国徽、国歌、纪年、国都等方案。

1949年7月10日，新政治协商会议筹备会拟就

《征求国旗国徽图案及国歌辞谱启事》，并对国

徽设计提出要求：“（甲）中国特征；（乙）政

权特征；（丙）形式须庄严富丽。”一时间，全

国各界人士，纷纷投身于这一具有历史意义的工

作之中。

截止1949年8月20日，共收到国内及海外华侨

寄来的国徽稿件112件、图案900幅。这些稿件和

图案虽各具特色，但均有不足之处。

两个小组展开设计国徽竞赛：

1949年9月25日，毛泽东、周恩来在中南海丰

泽园召开会议，协商国旗、国徽、国歌等问题。

这次会议上，大家对国徽应征图稿都不满意。毛

泽东最后说：国旗决定了，国徽是否可慢一点决

定，原小组还继续设计，等将来交给政府去决

定。9月27日召开的新政协第一届全体会议，讨论

并通过了国旗、国都、纪年、国歌4个决议案。

大会主席团决定，邀请专家另行设计国徽图案。

清华大学和中央美术学院收到了政协的邀请，于

是，他们分别成立了“国徽设计小组”：由建筑

学家梁思成、林徽因领导的清华大学营建系“国

徽设计小组”、以美术家张仃为首的中央美术学

洲际铸造行业内参 67

直击现场

FOUNDRY HISTORY

铸造史专栏

68 洲际铸造行业内参

铸造史

梁思成、林徽因

梁思成和林徽因

院“国徽设计小组”。与此同时，两个国徽设计

小组展开了设计竞赛。

殚精竭虑初定国徽图案：

当时，清华大学营建系“国徽设计小组”，

由我国著名建筑学家、营建系主任梁思成教授担

任组长，成员有梁思成先生的夫人、建筑学家林

徽因，画家李宗津，中国建筑专家莫宗江，建筑

设计教师朱畅中、汪国瑜、胡允敬、张昌龄，以

及研究中国古建筑学者罗哲文等。

中央美术学院“国徽设计小组”，由著名

工艺美术家、教授张仃、张光宇、周令钊、钟灵

等组成。为赶在1950年国庆节之前挂上国徽，两

个设计小组的专家、学者、艺术家们，对国徽的

各种构思和设想，一一认真推敲、反复研究。梁

思成、林徽音夫妇抱病参加设计工作。大家都怀

着极其兴奋的心情，集思广益、潜心协力、调动

各自的聪明才智，决心为新中国设计出最完美的

国徽。根据全国政协国旗、国徽审查小组提出的

要求，以及各界人士提出的意见，在比较了所有

国徽设计方案的基础上，最终，两个“国徽设计

小组”确定了国徽图案：采用齿轮、麦稻穗、五

星、绶带为题材，体现在中国共产党领导下的工

农联盟政权、全国人民大团结。将天安门设计进

国徽，代表“五四运动”发祥地、新中国诞生

地，并以天安门作为民族精神象征。

周总理建议把麦稻穗画入国徽：

1942年冬天，山城重庆，空气湿冷。为欢送

董必武返回延安，宋庆龄在寓所举行了茶话会，

周恩来和夫人邓颖超应邀出席。茶桌上，摆着的

重庆近郊农民送来的两串颗粒饱满禾穗，被炉火

映照得金光灿灿。当时，有人赞美禾穗像金子般

纯正。宋庆龄说：“它比金子还宝贵。中国人口

百分之八十都是农民，如果年年五谷丰登，人民

便可丰衣足食了。”周恩来抚摸着饱满的禾穗，

意味深长地说：“等到全国解放，我们要把禾穗

画到国徽上。”

后来，周恩来没有忘记在那次茶话会上的话

语，在制定中华人民共和国国徽图案时，他建议

把麦稻穗画入国徽。

清华美院国徽图案：      

除了确定上述图案内容外，清华大学“国

68 洲际铸造行业内参

FOUNDRY HISTORY

直击现场铸造史专栏

洲际铸造行业内参 69

铸造史

徽设计小组”，还从“中国特征”这一要求出

发，建议国徽图案色彩使用红、金二色：红

色，体现我国吉寿喜庆传统民族色彩；金色，

体现华贵富丽。金、红二色相间，互为衬托，

使国徽图案色彩更加庄重瑰丽。清华大学“国

徽设计小组”还决定：把天安门画成正立面

图；把象征我国政权的五星红旗，作为天空背

景覆盖着祖国大地。天安门、五星红旗，均端

正地放在国徽图案正中轴线上，左右对称，使

国徽从形式上更庄严、肃穆，体现出中华民族

的轩昂气质。在国徽造型上，两个“国徽设计

小组”参考了各国国徽图案，并对我国古代铜

镜、玉璧、玉环等礼仪文物装饰纹样，以及工

艺效果，进行了深入研究和借鉴。

经过将近半年辛勤努力，两个“国徽设计小

组”的专家、学者、艺术家们，对数十个国徽设

计图案反复比较、精心研究，最终各自完成了一

幅自己认为最满意的国徽图案。

中央政府通过国徽图案：

1950年6月20日晚，全国政协国徽审查组，

最后一次讨论了国徽方案。周恩来亲自主持了

这次讨论。当天晚上，清华大学“国徽设计小

组”和中央美院“国徽设计小组”的方案，分

别挂在会议室墙上左右两侧。中央美院设计的

国徽图案中，天安门为斜角透视图像，颜色是

五彩的；清华大学设计的国徽图案，天安门则

为正立面图像，采用了金、红两种颜色。周恩

来总理认真听取了审查小组全体成员汇报后，

根据李四光、张奚若、邵力子等绝大多数委

员的意见，最终指着清华大学“国徽设计小

组”的国徽方案说：“那么好吧，就这样定了

吧！”周总理的结论，得到会议一致通过。随

后，根据周恩来总理对麦稻穗造型提出的意

见，清华大学“国徽设计小组”，夜以继日地

对国徽图案细部进行修改，重新绘制了国徽图

案，送交国徽审查小组审定。

毛主席宣布新中国国徽诞生：

1950年6月21日，国徽审查小组的马叙伦、

沈雁冰，向全国政协全体大会提出了国徽审查报

告。1950年6月23日，全国政协一届二次全体会议

上，毛泽东主席主持通过决议，同意国徽审查组

的报告和所拟定的国徽图案。同年6月28日，中央

人民政府通过了全国政协关于国徽图案的建议。9

月20日，毛泽东主席签署中央人民政府命令，公布

中华人民共和国国徽图案及说明：“国徽的内容为

国旗、天安门、齿轮和麦稻穗，象征中国人民自

‘五四’运动以来的新民主主义革命斗争，和工人

阶级领导的以工农联盟为基础的人民民主专政的新

中国的诞生。”庄严而美丽的国徽诞生了。

高庄纠正国徽图案不足：    

当年，著名雕塑家高庄，担负了对国徽图案

进一步修改、加工、塑造正式国徽模型重任。

1950年9月20日，正式颁布的国徽图案，仅

仅是一幅平面图。要将平面图案塑造成立体模

型，并非轻而易举之举。接受任务后，高庄首先

对平面国徽图案进行仔细研究，发现还有许多不

足之处。例如，原图中的麦稻穂向外弯曲，是垂

头、杂乱的；红绶带，缺乏来龙去脉；天安门城

墙不正等等。高庄认为，赋予国徽更高的民族气

魄和时代精神，是修改工作的指导思想。组成国

徽的素材，如国旗、天安门、齿轮、麦稻穂、红

绶带，都是由中央规定了的。如何利用这些既定

素材组成图案，并由它来表现精神形象和艺术效

果，必须由艺术家发挥出聪明才智。经过反复构

洲际铸造行业内参 69

直击现场

FOUNDRY HISTORY

铸造史专栏

70 洲际铸造行业内参

铸造史

思、精心比较，高庄把麦稻穂改成分行并列向

上，并赋予刚柔相济的不同性格，象征各民族团

结共存，中华民族蒸蒸日上。将红绶带改成有规

律地穿插，与天安门城墙相呼应，给人以坚强、

安定印象。其他部位也做了一些修改，如天安门

的大小、华表的位置、国旗上五角星的距离等

等。经过高庄修改后的国徽图案，整体与局部变

化统一、规正庄严、自然美观，充分体现了中

华民族的气魄和时代精神。在修改国徽图案和塑

造国徽立体模型过程中，高庄参考了大量资料，

自己还买了一尊佛像和几方秦、汉、隋、唐的铜

镜，作为参考、借鉴。他把做好的国徽石膏模

型，与原平面图案放在一起，让人们比较评论，

听取意见，不断修改，以求臻于完美。高庄在工

艺美术方面造诣很深，木刻和素描都很有功力，

深得美术大师徐悲鸿先生的赞赏。几十年来，高

庄为祖国培养了一大批德才兼备的艺术人才。

10月3日，天安门城楼正式恢复开放，一枚重

新复制的中华人民共和国国徽日前已悬挂在天安

门城楼上。

新国徽亮相天安门城楼，使用期至少可达50

年。

据悉，这枚采用木质结构制作的新国徽，是

1950年至今城楼上经过三次更换后悬挂的第四枚

国徽，不仅工艺精湛，高度和宽度的尺寸精确到

了毫米，而且使用期至少可达50年以上。

据介绍，从实地勘查、论证，到复制第四枚

国徽的选材、制作，都是依照《中华人民共和国

国徽法》的相关规定，历经3个多月，于6月13日

夜顺利更换完成，与修缮一新的天安门城楼一同

展示在世人面前。

更换下来的国徽去哪儿了：

工作人员介绍，天安门城楼悬挂的第一枚国

徽是1950年设计制作完成的，并用纯松木制作。

1951年5月1日，沈阳第一机床厂铸造的一枚金属

国徽，正式悬挂在天安门城楼上。替换下来的木

质国徽，经过整修，由当时的天安门管理处保

存。天安门城楼开放后，第一枚国徽在天安门城

楼大厅展出，供游客参观。

1970年，天安门大修时，用纯松木重新制

作了一枚新国徽，替换下悬挂了近20年的金属国

徽。目前，这枚木质国徽已移至库房保存。将来

是否能展出，还要经过专家进一步评估和修复才

能确定。

天安门城楼象征国家最高权力，为世人所瞩

目，故天安门上的国徽一定要挂得正，这件事情引

起了在周恩来的的关注，在他督促下，有关部门派

了8个可靠认真的师傅，去挂国徽。

后来为了以示负责，挂国徽的师傅名字全被写

在了国徽背面，这一做法也被一直延续了下来。

2007年沈阳机床一厂拆迁

70 洲际铸造行业内参

编者按

为满足读者了解全球铸造行业动态和市场化信息的迫切需求，《洲际铸造行业内参》团队从全球38个

地区工业媒体刊载的铸造行业上下游产业链的资讯中，筛选、翻译、整合行业信息，匠心打造铸造行业的

参考消息，内容囊括海内外铸造行业政策、市场、技术、材料等信息，为行业投资者和铸企管理者提供参

考依据。

汇聚实时行情

准确把握市场趋势

参考消息

洲际铸造行业内参 71

参考消息 NEWS

2023年1～9月我国铸件出口情况

根据海关数据统计，2023年1～9月我国铸件出口同比下降，19个税则号出口总量395万吨，同比下降6.1%，出

口总额117.1亿美元，同比下降6.9%。

来源：中国铸造协会

其中9月份，19个税则号共计出口45.1万吨，

同比下降0.9%，环比下降1.1%；出口金额13.6亿

美元，上年同比持平，环比增长1.8%

说明：上述根据海关数据统计的铸件进出口

数量及金额，是根据海关统计列为铸制品的进出

口商品。

而在海关统计的有关内容中，未列入铸制

品的其他进出口商品项目中，还有以零件或组

装的产品列项的商品，也是由铸件经机械加工

后的成品。因此，中国铸件进出口量，除根据

海关统计的铸制品进出口量所列的19个税则号

外，还有相当一部分是以零部件随同进出口；

也有一部分铸件是随主机进出口的，根据近年

行业调查统计，以此类形式出口的铸件占有相

当大的比例，但在海关进出口商品中却无法分

离出来；特别指出的是有色金属铸件大多是以

上述商品形式随同进出口的，在海关列为铸制

品的进出口商品中没有体现。

海关19个税则号铸件出口情况

一、13个税则号黑色铸件出口情况

表1：13个税则号黑色铸件

表2：2023年1～9月同比出口情况

序号 代码 商品名称

1 73030010 内径≥500mm的圆型截面铸铁管

2 73030090 其他铸铁管及空心异型材

3 73071100 无可锻性铸铁管子附件

4 73071900 可锻性铸铁及铸钢管子附件

5 73221100

非电热的铸铁制集中供暖用散热

器及其零件

6 73239100

未搪瓷铸铁制餐桌，厨房等家用

器具及其零件

7 73239200

已搪瓷铸铁制餐桌，厨房等家用

器具及其零件

8 73242100 铸铁浴缸，不论是否搪瓷

9 73251010 工业用无可锻性铸铁制品

10 73251090 其他无可锻性铸铁制品

11 73259100

可锻性铸铁及铸钢制研磨机的研

磨球及类似品

12 73259910

工业用未列名可锻性铸铁及铸钢

制品

13 73259990

非工业用未列名可锻性铸铁及铸

钢制品

1～9月13个税则号黑色铸件合计出口127.1万

吨，同比下降6.7%。其中：9月份出口14.3万吨，

同比下降1.4%，环比增长2.1%，见表2、表3。

日期 出口量(千克) 金额(美元)

2022年1～9月 1,362,474,913 3,015,743,187

2023年1～9月 1,271,316,033 2,374,633,383

同比增长 -6.7% -21.3%

72 洲际铸造行业内参

看中国

NEWS 参考消息

表5：2023年1～9月同比出口情况

表7：2023年1～9月同比出口情况

表9：2023年1～9月同比出口情况

表3：2023年9月同比、环比出口情况

表6：2023年9月同比、环比出口情况

表8：2023年9月同比、环比出口情况

表10：2023年9月同比、环比出口情况

表4：5个税则号汽车零部件

1～9月5个税则号汽车零部件合计出口197.1万

吨，同比下降9.2%。其中：9月份出口22.4万吨，同比

下降4.0%，环比增长0.4%，见表5和表6。

日期 出口量（千克） 金（美元）

2022年1～9月 2,172,354,575 5,805,321,365

2023年1～9月 1,971,434,766 5,710,677,148

同比增长 -9.2% -1.6%

日期 出口量（千克） 金额（美元）

2022年1～9月 672,298,517 3,762,878,701

2023年1～9月 707,595867 3,627,812,990

同比增长 5.3% -3.6%

日期 出口量（台） 金额（美元）

2022年1～9月 352 56,078,232

2023年1～9月 604 85873 383

同比增长 71.6% 53.1%

日期 出口量（千克） 金额（美元）

2022年9月 144,923,833 315,887,582

2023年8月 140,005.048 264,806.780

2023年9月 142,925,375 280,377,193

同比增长 -1.4% -11.29%

环比增长 2.1% 5.9%

日期 出口量（千克） 金额（美元）

2022年9月 233,958,153 636,977,201

2023年8月 223,613,476 654,547,252

2023年9月 224,538.405 661,743,483

同比增长 -4.0% 3.9%

环比增长 0.4% 1.1%

日期 出口量（千克） 金额（美元）

2022年9月 76,142,179 405,762,394

2023年8月 82,320,991 415,293638

2023年9月 83,240,361 417,114,231

同比增长 9.3% 2.8%

环比增长 1.1% 0.4%

日期 出口量（台） 金额（美元）

2022年9月 39 7,565,963

2023年8月 88 16,980,977

2023年9月 86 14,235,710

同比增长 120.5% 88.2%

环比增长 -2.3% -16.2%

序号 税则号 商品号

1 87083091 牵引车、拖拉机用其他制动器及

零件

2 87083094 轻型柴油及汽油货车用其他制

动器及其零件

3 87083095 重型柴油货车用其他制动器，助

力制动及零件

4 84099991 P≥132.39kw（180hp）柴油机

的零件

5 87083099 其他机动车辆用制动器

二、部分汽车零部件出口情况

三、铝合金制车轮出口情况（税则号：

87087091）

1～9月铝合金车轮共计出口70.8万吨，同比增

长5.3%。其中：9月份出口8.3万吨，同比增长9.3%，

环比增长1.1%，见表7和表8。

四、冷室压铸机出口情况（税则号：

84543010）

1～9月冷室压铸机共计出口604台，同比增长

71.6%。其中：9月份出口86台，同比增长120.5%，环

比下降2.3%，见表9和表10。

五、铸模及铸芯用粘合剂出口情况（税

则号：38241000）

1～9月铸模及铸芯用粘合剂共计出口2.6万吨，

同比增长7.8%。其中：9月份出口0.35万吨，同比增

长8.5%，环比下降5.8%，见表11和表12……

阅读全文

【 扫码！】

洲际铸造行业内参 73

参考消息 NEWS

我国镁合金产业规模以及全球镁

合金产业发展分析

目前，我国镁合金产业初具规模，广泛用于建筑、化工、石油管道、电子产品、家用电器、汽车、军工、

航空航天等领域，是各种建筑物、工业储罐、管道、船舶的防腐材料，是电子产品、汽车等产品的轻量化替代材

料。镁合金由于经历了塑性变形，材料组织和力学性能与铸件相比其它合金具有明显优势，而且还可以通过热处

理工艺对材料的组织和性能进行调整和优化。

来源：中研网

一、我国镁合金产业规模

据统计，我国镁合金下游需求中，汽车行业

占比70%，3C行业占比20%，航空航天、运输、

化工等其它行业占比10%。

我国已经初步建立了从镁合金技术研发到

产业化试点的技术研发体系，在全国建立了一批

产业化示范基地，形成了重庆、山西、陕西、内

蒙、宁夏、青海、长三角、珠三角、天津等多个

具有特色的镁产业基地和产业集群。其中山西和

陕西以原镁和镁合金生产为主，而广东和江苏则

以镁压铸和深加工为主。

虽然我国镁合金挤压制品行业取得了明显

的进步，突破了一批产业化关键技术，具有了量

的优势，但与发达国家相比，无论在产品质量方

面，还是在生产技术和装备水平、产品消耗、环

境保护等方面，仍存在一定差距。

镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合

金。进入21世纪，随着汽车工业、轨道交通、航

空航天和电子产品工业的飞速发展，以及人们对

高品质生活的追求，对环保型、轻质、高性能材

料的需求越来越来越高。镁合金的密度较小，强

度高，弹性模量大，散热好，消震性好，镁合金

能承受的冲击载荷能力比铝合金大，并且镁合金

具有良好的耐腐蚀性能。镁合金最主要的应用领

域是汽车制造，其次在航空、航天、化工、火箭

等工业部门也得到广泛应用。

镁合金被称为“21世纪的绿色环保结构材

料”，有非常优良的应用性能，是目前质量最轻

的金属结构材料，具有比强度高、比刚度大、消

震性好、承受冲击载荷能力大、电磁屏蔽性能优

异、无生物毒性、耐有机物和碱的腐蚀性能好、

资源十分丰富等优点。随着加工技术水平的不断

提高，镁合金应用范围迅速扩展，市场需求不断

增长。

二、镁合金行业应用领域

2022年，新能源汽车产销分别完成了705.8万

辆和688.7万辆，同比分别增长了96.9%和93.4%，

连续8年保持全球第一；新能源汽车新车的销量达

到汽车新车总销量的25.6%。轻量化于新能源汽车

是延长续航的有效方法，新能源汽车自身重量降

低20%，将增加5%-10%的续航能力。

镁合金是最轻的金属材料，是较钢与铝更为

理想的轻量化材料，还具有抗震减噪等优点;历史

瓶颈问题耽误发展进程，目前的推广阻力主要自

镁价和工艺成熟度。镁合金价格决定汽车部件原

料成本，目前镁铝价格比低于1.5，镁合金步入高

性价比区间，推广环境再现，且中短期内镁合金

74 洲际铸造行业内参

看中国

NEWS 参考消息

价格走高可能性小，相对铝合金的价格优势或延

续。

在轨道交通方面，轨道交通只要减轻车体重

量，就能使列车增加有效载荷，运行速度更快。

现在一列八节车厢组成的高速列车，牵引力要高

达5500~8800千瓦，而用镁合金降重则可大幅降低

动力成本。

在军工领域，镁合金也已批量使用在可移

动便携式通讯装备、轻便武器系统单兵武器和

智能化头盔、军车悬挂式外装甲板以及肩扛式

导弹、火箭弹壳体上。在墙面装饰领域，特别

是高层、超高层建筑中，轻量化镁合金模板也

开始广泛使用。

我国镁陆地资源约占世界总探明储量的

35%以上，居世界第一位。其中，菱镁矿资源

总量31.45亿吨，符合炼镁要求的一、二级矿

占78%；白云石资源探明储量在40亿吨以上。

2019年，全球原镁产销量100万吨，我国为

84.48万吨，占到全球的85%，其余为俄罗斯、

以色列等有少量产出。

国内产量主要分布在陕西、山西、宁夏等

地，其中，陕西51.76万吨、山西11.71万吨、宁夏

5.85万吨。目前，全球原镁约有45%用于生产镁合

金，这里面又有70%用于汽车行业，其余20%和

10%分别用于3C和军工、建筑材料以及飞行航空

器等领域。

三、镁合金行业市场需求

从汽车轻量化发展看，大量采用轻质材料是

目前汽车轻量化的主要措施。汽车轻量化材料经

历了铝合金压铸件对铸铁铸件的替代过程，铝合

金占整车质量的比重稳步提升。而汽车轻量化进

程一直在路上，从长远发展趋势出发，随着更轻

材料的发现及工艺提升，材料替代将不断上演。

根据我国汽车轻量化路线图，到2020年、

2025年和2030年，单车用镁合金要分别达到15公

斤、25公斤和45公斤。以2025年生产3500万辆、

单车消耗25公斤镁合金测算，需求量为87.5万

吨。以2030年单车用量45公斤计算，则需要172

万吨。

根据我国汽车轻量化路线图，到2020年、

2025年和2030年，单车用镁合金要分别达到15公

斤、25公斤和45公斤。以2025年生产3500万辆、

单车消耗25公斤镁合金测算，需求量为87.5万

吨。以2030年单车用量45公斤计算，则需要172

万吨。

近年来，陕西的府谷、神木两地利用兰炭

副产的荒煤气作燃料生产原镁，形成了独具优

势的金属镁冶炼低成本洼地，构建了煤化工与金

属镁生产有机结合的循环经济产业链模式，原镁

产量和出口量连年增加，稳居全国第一、全球第

一。其中，2019年府谷产量43.33万吨，神木8.43

万吨，总产量占到全国的62%，全球的52%。去

年，镁在国内的销售比例已达49%，未来10年国

内镁消费年均增幅将在20%以上。

四、全球镁合金产业发展分析

面向2035年，我国的高端镁合金材料产业整

体在研发、生产及应用方面达到全球领先水平，

实现大规模、智能化、绿色化制造，对全球镁合

金产业的发展起主导作用。实现下一代高强韧大

型整体结构件设计及相关设备的产业化；实现国

家重大工程用高性能镁合金材料国产化率达到

100%，促进交通运输领域节能40%以上、减排

50%以上。

随着镁合金行业竞争的不断加剧，大型企业

间并购整合与资本运作日趋频繁，国内外优秀的

镁合金企业愈来愈重视对行业市场的分析研究，

特别是对当前市场环境和客户需求趋势变化的深

入研究，以期提前占领市场，取得先发优势。正

因为如此，一大批优秀品牌迅速崛起，逐渐成为

行业中的翘楚。

洲际铸造行业内参 75

参考消息 NEWS

“5吨/小时熔融陶瓷废砂再生覆

膜数字自动化生产线”科学技术

成果评价会

2023年10月13日，中国铸造协会（沈阳工业大

学副校长博士生导师袁晓光教授、中国铸造协会常

务副会长张志勇、东北大学刘越教授、华中科技大

学材料学院副院长博士生导师樊自田教授、东北大

学博士生导师杨英华教授、沈阳大学赵志立教授、

沈阳铸造研究所有限公司铸造材料事业部部长尹

绍奎、辽宁福鞍重工股份有限公司董事长高级工程

师穆建华、河南科技大学副教授游龙等专家）在辽

宁省凤城市主持召开了丹东强芯再生资源利用有

限责任公司、三门峡强芯新材料科技有限公司、三

门峡强芯铸造材料有限公司、洛阳强芯新材料研究

院有限公司共同完成的“5吨/小时熔融陶瓷废砂再

生覆膜数字自动化生产线的研发与应用技术”科技

成果评价会。

图1 中国铸造协会专家组和项目研究人员合照

图2 项目单位汇报PPT

查看现场，听取关于“5吨/小时熔融陶瓷废

砂再生覆膜数字自动化生产线”科学技术成果评

价会的评价文件介绍后，可以了解到该生产线在

来源：中国铸造协会

科技成果方面的详细情况和实际应用效果。工作

总结报告和技术总结报告详细阐述了项目的研发

过程、技术创新点和取得的成果，科技成果查新

报告则证明了该技术的先进性和创新性。用户应

用报告展示了生产线在实际生产中的应用情况和

取得的经济效益，测试报告则证明了生产线的可

靠性和稳定性。这些评价文件共同证明了该生产

线的科技成果和应用价值，为推广和应用提供了

有力的支持。

76 洲际铸造行业内参

NEWS 参考消息

图3、4、5、6：专家质疑与答辩

“5吨/小时熔融陶瓷废砂再生覆膜数字自动

化生产线”科学技术成果评价会评价结论：

评价专家考察了生产现场，听取了项目汇报

并审查了相关资料，经质询和讨论，形成如下评

价意见:

(一)提供的评价资料齐全、数据详实，符合

评价要求。

(二)该项目主要创新点如下：

1.通过高温预热、沸腾床高效热交换、延长

保温时间等技术的综合应用有效降低了熔融陶瓷

砂再生能耗和灼烧减量，燃气消耗量平均18.5m/

吨，灼减量小于0.1%；

2.通过再生覆膜一体化设计及再生砂粒径分

段自动设置，实现了不同需求的再生覆膜砂一体

化批量稳定生产；

3.通过大数据、互联网等数字化技术的应

用，实现了再生与覆膜全过程的信息化和自动

化，有效的提高了生产效率及产品质量。

(三)项目成果具有自主知识产权，获得授权

发明专利2件、实用新型专利24件、软著5件、形

成了团体标准1项。

(四)项目产品已成功应用于辽宁铸造园区及

多家铸造企业，实现了废砂的集中处理及循环利

用，经济与社会效益显著。

评价委员会一致通过该项目科技成果评价。

项目整体技术达到国内先进水平，其中熔融陶瓷

砂再生及覆膜一体化技术达到国内领先水平。

该技术的应用推广，可从源头减少铸造废

砂、废渣、废气排放，节约资源开采，有效提高

铸件的产品质量及生产效率，推动铸造行业节能

减排和绿色发展。

此次项目的主要研究人员有曾小平、张敬

礼、欧阳向荣、任龙轩、刘勇、刘峥、晋永等。

此项目技术在环保、质量、循环再生和碳排

放方面均有优势，实现固废零排放、VOC排放下

降20-40%，提高产品合格率和铸件附加值，废砂

循环使用20次以上，每次节碳1800度电。通过数

字化形成熔融陶瓷覆膜砂生态服务体系，恢复铸

造废弃砂型壳，再生后的砂可代替新砂，彻底解

决废砂污染问题。

洲际铸造行业内参 77

编者按

融媒体时代，信息碎片化浪费了铸企管理者太多的时间。“行业内参”版块专注研究铸造行业的发展

模式、商业动态、技术趋势等，精选海内外铸造行业技术信息、商业信息与行业信息，将视角锁定于全球

铸造行业竞争格局的演变趋势以及新产品新技术，旨在为铸企管理者提供谋士和智囊服务。

INDUSTRY 行业内参

汇聚行业信息

供企业决策人士参考

78 洲际铸造行业内参

PRODUCT 产品导购

绿色铸造新材料 | 内蒙古华腾

——熔融陶瓷砂专业生产厂家

内蒙古华腾环保材料有限公司位于内蒙古自治区乌兰察布市商都县长盛工业园区，是一家专注于熔融陶瓷砂

（又名:电熔陶粒、熔融陶粒、宝珠砂）的生产、加工及销售的公司。公司占地70亩，由生产车间、筛分车间、产

品车间、原料车间办公大楼等建筑面积25000余平方米，共有10条电熔陶粒生产线,依托自治区电力优势（24小时

电价一致），设计年产能为8万吨，是目前国内产量最大的电熔陶粒生产厂家。

一、熔融陶瓷砂（宝珠砂） 产品特点：

①砂粒为球形，流动性好,易舂实，且透气性

好

②热膨胀系数小，性能可与错英砂媲美，用

其配制型芯砂，铸件不会产生膨胀缺陷

③熔融陶瓷砂（宝珠砂）属中性材料，酸、

碱粘结剂均可使用

④回用再生性能好，性价比高

与铭铁矿砂、错英砂相比，其价格只有错

英砂25～50%。同时，因砂粒为球形，其表面积

小，故树脂的加入量可减少30-50%，水玻璃的加

入量W4%；并减少了粘结剂所产生的铸造缺陷，

提高了铸件的成品率。

洲际铸造行业内参 79

产品导购

产品导购 PRODUCT

更多产品信息，请扫码阅读。

【 扫码！】

理化指标：

铸件展示：

熔融陶瓷砂（宝珠砂）的物理及化学性能

粒形 球形 膨胀

系数

（20～1000℃）

6×10-6/℃

颜色 黑棕色 粒度 6～270目

3.36～0.053mm

耐火度 ＞1800℃ Al2

O3 65～85%

堆积

密度 1.95～2.05g/cm3 Fe2

O3 ≤5%

真密度 3.4g/cm3 SiO2 12～25%

热导率 1200℃ TiO2 3～4.5%

pH值 7～8

联系方式：

联系人：陈先生、池先生

手机：18247414707

13585378333

18772779999

电话：0474-2316668

（本文所涉及到的所有产品信息和参数，均由内蒙

古华腾环保材料有限公司提供。）

⑤表面光滑，结构致密，使得粘结剂能均匀

覆盖，加入量降低30%～50%

⑥热导率大，稳定性好，不龟裂

⑦耐火度高，易溃散，熔融陶瓷砂（宝珠

砂）的莫来石相大大高于烧结产品，具有良好的

耐火性

⑧应用范围广：树脂砂、水玻璃砂、粘土

砂、消失模、V法、熔模及铜、铝件的抛光清理

80 洲际铸造行业内参

PRODUCT 产品导购

中国电炉行业先锋：技术领先、

质量可靠、售后完善

中频炉是一种高效、节能、环保的金属加工设备，逐渐成为许多金属加工企业的首选。它可以应用于各种金

属材料的加热，包括钢铁、铜、铝、不锈钢等等。与传统的火焰加热和电阻炉相比，中频炉具有更高的加热效率

和更快的升温速度，能够大大提高生产效率和降低生产成本。

中频炉还具有多种防护措施，例如过流、过压、缺水等保护机制，可确保设备的安全运行。此外，中频炉还

采用了先进的数字化控制系统，可以实现精确的温度控制和时间控制，为加工过程提供更大的灵活性和控制性。

中频炉不仅可以提高企业的生产效率和降低成本，还可以实现环保目标，减少污染排放，为企业提升形象。

如果您的企业还在使用传统的火焰加热和铝壳电炉，不妨考虑中频炉的升级换代，以迎接新时代的生产加工要

求。

一、企业简介、资质和证书

陕西汉唐工业电炉设备制造有限公司（以下

简称：汉唐工业电炉）是一家高科技民营电炉专

业生产企业，注册资金1500万，注册地址：西安

市高新三路8号，公司实行经理负责制，自总经理

以下，各部门经理，车间领导，均由从事电炉行

业多年的专业人士担任，拥有完善的技术基础和

高端的创新经验。公司本着高起点、高性能、高

信誉、优服务的原则，愿竭诚为开创中国电炉行

业的全新未来而奋斗！

汉唐工业电炉是中国电炉行业的一支主力

军，公司在设计方面，技术人员通过不断吸收了

国内外的先进技术，使公司产品无论在技术方面

还是在性能方面都处于领先地位。公司采用大规

模集成电路，数字技术控制，使设备具有启动性

能好，可在空载、满载的情况下顺利启动。设备

可靠性强，操作灵活，功率无级可调，频率自动

跟踪，保护灵敏度高、抗干扰。使得公司产品在

质量性能上，尤其是可靠性方面，取得长足的进

步，得到同行专家的赞同和用户的肯定。公司具

有独立的经营生产场地，采购部门严把材料进货

质量关，生产工人均经过培训考核上岗，严格按

照生产工艺进行每一道工序的生产，确保产品的

质量。公司本着诚信第一的原则，愿竭诚为用户

提供完善的售后服务。

二、中频电源

公司生产的中频电源采用可控硅控制形式，

洲际铸造行业内参 81

产品导购

产品导购 PRODUCT

采用大规模集成电路，数字技术控制，使设

备具有启动性能好，可在空载、满载的情况下顺

利启动。

具有多种保护功能。包括电炉的电压、电

流限制功能，电炉功率限制功能，电容器电压限

制，直流电流限制，过流、过压保护功能，水温

高、水压低保护功能、水流量差报警、漏炉报警

功能等。

具有完善的保护与运行状态监控系统，烘炉

监控，报警记录，实时记录运行数据等。

采用大截面积铜排输电，进一步减低不必要

的电力损耗……

设备可靠性强，操作灵活，功率无极可调，

频率自动跟踪，保护灵敏度高、抗干扰。

全数字控制系统，控制精度高，运行稳定。

触发信号光纤传输，逆变部分采用串联逆变形

式，无论功率大小，功率因数始终保持在0.95。

可控硅功率器件具有足够的安全余量，是最

大功率额定电流的2.5倍以上。

电源分为：串联逆变电源（CS节能型）和并联逆

变电源（SCR传统型）两种，根据实际需要及客

户需求可采用6脉、12脉或24脉整流形式。

更多产品信息，请扫码阅读。

【 扫码！】

（本文所涉及到的所有产品信息和参数，均由

陕西汉唐工业电炉设备制造有限公司提供。）

联系电话：13892075934

82 洲际铸造行业内参

PRODUCT 产品导购

专业修补，科技修复——上海广

倍机电科技有限公司

上海广倍机电科技有限公司成立于2013年，公司秉承为广大用户提供优质产品为宗旨，在冷焊修复、修补的

科技领域进行专业的开发和生产工作，经过不懈的技术攻关和努力，工业模具修补机、铸件修补机、精密模具修

补机等冷焊专业冷焊设备不断面市；力求出厂设备的质量稳定，减少耗损，打造出冷焊设备中的精品产品，公司

全系产品适用于各种工业铸造模具、精密模具、铸造件缺陷和模具的修补和修复，应用范围广泛（铸造业、模具

业、医疗器械、建筑、桥梁建设、汽车、锅炉等），可应用于多种材质的模具和铸件的修复，极大提高了用户的

生产效率和降低其生产成本。

一、型号ECR-9300 电火花堆焊修复冷焊机

产品详细图

机型参数

品牌 上海广倍 型号 ECR-9300

功率消耗

(W)

1800

频率

(HZ)

100-500

电压 220v

输出

电压

10-100

输入电压

220v

50hz/60hz

尺寸

(长*宽*高)

211*404*448

工作时焊

接温度

10-100 重量 23kg

随机配件 正级焊枪

及其它配件

焊条

直径 1.0-4.0mm

控制方式 数字控制 冷却

方式 风冷

ECR-9300冷焊机焊补效果案例

铸铁件缺陷修复前后对比

专业修复各种金属铸件缺陷，模具被覆

洲际铸造行业内参 83

产品导购

产品导购 PRODUCT

更多产品信息，请扫码阅读。

【 扫码！】

铝合金铸件缺陷冷焊机焊补前后

模具修补，铸件气孔、砂眼、裂纹等缺陷修补

高锰钢冷焊机焊补前

H13模具被覆前

高锰钢冷焊机焊补后

H13模具被覆

铝伺服电机焊补前

黄铜工艺品焊前 黄铜工艺品焊后 黄铜工艺品焊补

打磨后

铝伺服电机焊补

……

（本文所涉及到的所有产品信息和参数，均

由上海广倍机电科技有限公司提供。）

联系电话：17316555584 13482156912

18117355780

每位客户每一次的选择都是我们前进的动力。

产品详细图

二、型号GB-09A电火花冷焊机

84 洲际铸造行业内参

PRODUCT 产品导购

诚恩机械——专注生产制作铸造

生产设备

诚恩机械成立于2006年，位于河北省邢台市隆尧县固城镇，是一家专注于生产制作铸造生产设备的公司。诚恩机械自成

立以来，始终坚持以人才为本、诚信立业的经营原则，在壳型铸造自动生产线领域(即覆膜砂流水线、消失模流水线)已成功

制造、安装设备遍布全国多个城市，诚恩机械已在铸造领域取得辉煌成绩，完成众多铸造设备配套服务，值得成为您信赖的

合作伙伴。公司常年生产制造壳型铸造生产流水线、消失模生产流水线铸造除尘系统设备，铸造浇铸系统设备。

一、壳型铸造生产线

主要用于铸造生产行业，其通过覆膜砂壳型

与钢砂填埋进行浇铸成型，钢砂分离再利用完成

整个循环过程。

其主要机组作用为立体化自动循环使用，使

用目的非常明确。大幅度提高产量与效率，减少

人工，优化产品外观与质量以及成品率大幅度提

升,改善生产环境，程序化作业，增强安全性。

其主要机组系统结构有：转运系统、提升输

送系统、分离系统、冷却系统、储存系统、填埋

系统、浇铸系统、除尘系统、控制系统以及操作

系统。

其使用优点主要为：结构清晰，运行稳定性

好，故障率低。

人工使用包括浇铸人员一共为3-5人，适用

性广泛，自动化能力高适合多种浇铸工艺，一键

启动操作简单，养护方便，逐渐成为铸造产业的

基础配套设施。

洲际铸造行业内参 85

产品导购

产品导购 PRODUCT

更多产品信息，请扫码阅读。

【 扫码！】

设备使用展示

二、双缸翻箱机

三、S3环链式斗提机

技术特点

用途功能：用于翻箱倒砂，砂件分离，载有

冷却铸件的壳型推送至振动平台，向振动筛输送

钢砂、成品件。

性能特点：双缸限定锁箱，使砂箱在翻箱

过程中固定牢固，回箱过程中与导轨零距离零移

动，行程控制准确，动作平稳。

设备特点：操作简单，降低人工劳动强度，

改善劳动环境，实现无人操作。

维护指南：配件互换简单，除液压油与定位

部件外，其他部位不需养护。

机组定位：翻箱传输机为生产线的分转中

枢。

机台净重：1.1T。

主要技术参数

双缸驱动

序号 内容 使用数据

1 配置砂箱 定制尺寸，适用全线

2 工作速度 12S全套动作

3 设备主材质 22mm厚度钢材

4 翻箱角度 可达110°

5 设备驱动 双缸液压驱动

技术特点

用途功能：主要用于向钢砂、废砂分离系

统、砂库输送钢砂。

性能特点：内部采用渗碳材质环链26链条，

特性耐高温、耐拉伸，不易变形，提升高度量与

高度大。

设备特点：外形尺寸小，占地面积少，自动

化程度高。

维护指南：链条需定期提升松紧，各轴承套

定期注润滑油，减速机需定期检查润滑……

6 控制配置 双向限位控制

7 机电配备 液压站

8 液压站功率 11kw

9 机台净重 1.1T

10 场地要求 需地基

（本文所涉及到的所有产品信息和参数，均

由河北隆尧县诚恩机械制造有限公司提供。）

联系电话： 15833383788 15176590063

86 洲际铸造行业内参

PRODUCT 产品导购

先锋铸材，铸造未来！携手助力

共同发展！

曲阜市先锋铸材有限公司成立1990年，是专业生产铸造材料的民营企业。公司位于历史文化名城、孔子故里一曲阜城

北。西临京福高速、京沪铁路、南临日菏高速 东靠京沪高速，交通便利。目前，公司拥有固定资产1500余万元占地面积

20000平方米，员工120人。其中高级工程师，技术人员12人。曲阜市先锋铸材有限公司是山东省具有较强研发、生产能力的

企业，多年来致力于技改投产，不断提高产品技术含量，以科技为根本，以质量求生存，以高新技术产品占领市场，多次被

当地政府评为优秀民营企业。公司产品有覆盖剂、脱氢剂、铸钢涂料、铸铁涂料、消失模粘结剂、消失模涂料、消失模醇基

涂料、铸钢专用液体溃散剂、钢水精炼剂、脱模剂等系列。年销售量2万多吨，年生产能力5万余吨产品销往全国26个省市。

并出口印度、马来西亚、越南、阿根廷等国家。

曲阜市先锋铸材有限公司经过近三十年的

发展。以市场为导向，在市场经济竞争中脱颖

而出，不断发展壮大，成为山东铸材领域的一支

劲旅。曲阜以它悠久的历史，浓郁的儒家文化氛

围，闻名遐尔的三孔古迹，吸引着八方游客，先

锋铸材以优质的产品，优良的服务，快捷的物流

深受广大用户的信赖。有朋为铸材来不亦乐乎。

曲阜市先锋铸材有限公司坚守“诚信为本、

用户至上”的服务宗旨，竭诚为广大用户提供优

质、快捷的服务。总经理仙浩愿与最大的诚意与

业界合作，共创美好未来。

企业文化

洲际铸造行业内参 87

产品导购

产品导购 PRODUCT

产品性能仪器检测

完善的检测仪器是质量监控的基本。

主营产品

铸钢涂料

产品特点：

1．该系列涂料具有悬浮稳定性好，触变性、

流平性优良和易燃的特点，可采用刷涂、流涂、

浸涂、喷涂等施涂方式。

2．涂料涂层强度高、发气量低、不开裂、不

起泡,在大型铸铁复杂条件下具备耐冲刷好、抗渗

透强的优点。

3．涂层表面光洁，可显著消除表面缺陷，改

善表面质量。

适用范围：树脂砂、水玻璃砂、潮模砂等各

种砂型、砂芯产品。

产品包装：25kg编织袋或1000kg吨袋。

消失模涂料

更多产品信息，请扫码阅读。

【 扫码！】

产品特点：

1．该系列涂料具有悬浮稳定性好，触变性、

流平性优良和易燃的特点，可采用刷涂、流涂、

浸涂、喷涂等施涂方式。

2．涂料涂层强度高、发气量低、不开裂、不

起泡，在大型铸铁复杂条件下具备耐冲刷好、抗

渗透强的优点。

3．涂层表面光洁，可显著消除表面……

（本文所涉及到的所有产品信息和参数，均

由曲阜市先锋铸材有限公司提供。）

联系电话：15853749999

88 洲际铸造行业内参

TECHNOLOGY 技术文章

铸铁熔炼过程中铁液化学成分的

调整计算方法

刘振一，刘文宇，冯淑花，刘增良

（河北华北柴油机有限责任公司，河北 石家庄 050081）

来源：《现代铸铁》

摘要：介绍了采用中频电炉熔化铸铁时，铁液炉前化学成分的调整计算方法。详细阐述了调整前的准备工作、

补加同类合金法、补加生铁或增碳剂法、补加废钢法、出铁重配法、延时烧损法等常用的炉前铁液化学成分调

整方法。以柴油发动机飞轮壳铸件为实例，验证了化学成分调整方法的可行性，结果显示：根据炉前化学成分

超标的具体情况，选用一种或多种适宜的方法进行化学成分调整，可以准确、有效地控制铸件化学成分，确保

铸件质量稳定和提升。

关键词：铸铁；化学成分；熔炼技术

中图分类号：TG250 文献标志码：B 文章编号：1003-8345(2020)06-0049-05

DOI：10.3969/j.issn.1003-8345.2020.06.013

Liu Zhenyi，Liu Wenyu，Feng Shuhua，Liu Zengliang

（Hebei Huabei Diesel Engine Co.,Ltd.，Shijiazhuang 050081，China）

Calculation Method for Adjusting the Iron

Melt Chemical Composition during Cast Iron

Melting

Abstract: The calculation method for adjusting chemical composition of the furnace iron melt during medium

frequency furnace melting was introduced. The common furnace iron melt chemical composition adjustment

methods was described in detail: preparation before adjustment, adding same alloy method,adding pig iron or

carburetant method, adding steel scrap method, iron tapping weight allocating method, delay burning method.

Taking diesel engine flywheel housing as example, the feasibility of chemical composition adjustment method was

verified. The result showed: according to the specific situation of furnace iron melt chemical composition exceeding

the standard, by selecting one or more suitable methods for chemical composition adjustment, it was possible

to accurately and effectively control the chemical composition of castings and ensure the quality stability and

improvement of castings.

Key words：cast iron; chemical composition; melting technology

洲际铸造行业内参 89

技术文章 TECHNOLOGY

在铸铁熔炼过程中，铁液化学成分的符合性

和均匀一致性是评价铸铁熔炼质量的主要指标，铁

液化学成分是否均匀一致会对铸件组织和性能产生

重要影响[1-2]。因此，在铸铁熔炼过程中，如何准

确控制铁液化学成分，保证铁液及铸件化学成分满

足技术要求，是铸件铸造生产过程中的一个关键环

节。

炉前铁液化学成分是指在铸铁熔炼过程中，

铁液出炉以前炉内铁液的化学成分，通常情况

下，采用直读光谱仪进行快速检测。由于铁液化学

成分会受到金属炉料的化学成分及其配比、熔炼工

艺、熔炼设备种类、操作人员素质等多种因素的影

响，在铸铁熔炼过程中，时常会发生炉前铁液化学

成分不符合工艺要求的问题，在这种情况下，就需

要进行炉前化学成分调整，将铁液中各种化学元素

含量均控制在合适的范围内，对提升铸件质量具有

重要意义。笔者根据多年来的生产经验，总结出一

套铸铁炉前化学成分调整控制技术方法，可用于指

导铸铁炉前化学成分调整及补加炉料计算，将铁液

化学成分控制在合理的范围内，从而使铸件质量保

持稳定。

1 化学成分调整前的准备工作

1.1 确定化学成分

确定化学成分前，应考虑的主要因素有铸件

的材料牌号要求、铸件壁厚和质量、铸件结构及尺

寸等方面[1-2]。一般情况下，可以参考以往的生产

实践经验，查阅铸造手册，综合考虑上述因素来确

定铸件的化学成分。常用的柴油发动机铸铁件化学

成分控制范围如表1所示[3-8]。

表1 常用柴油发动机铸铁件炉前化学成分的控制范围

Tab.1 Chemical composition control range of common diesel engine iron castings

表2 柴油发动机铸铁件常用的炉料配比

Tab.2 Common furnace charge mixture ratio of diesel engine iron castings

材料牌号 化学成分WB/％

C Si Mn P S Cu Cr Mo

HT200 3.2～3.4 1.4～1.6 0.8～1.0 ≤0.08 ≤0.08 - - -

HT250 3.1～3.3 1.3～1.5 0.9～1.1 ≤0.06 ≤0.06 - - -

HT300 3.0～3.2 1.2～1.4 1.0～1.2 ≤0.05 ≤0.05 0.7～0.9 0.2～0.4 0～0.6

QT500-7 3.6～3.8 0.9～1.1 0.3～0.5 ≤0.05 ≤0.05 - - -

1.2 确定适宜的炉料配比

确定适宜的熔化配料比例是铸铁熔化过程中

的关键环节，其直接决定铁液化学成分的符合性

和适宜性[9]。确定炉料配比时，应考虑各种金属炉

料的化学成分、合金元素的氧化烧损率以及现有

炉料的库存量。在保证满足铸件材质要求的基础

上，力求降低铸件的生产成本。采用中频电炉熔

炼铸铁时，柴油发动机铸铁件常用的炉料配比如

表2所示[3-4]。

注：随着铸件壁厚增加，C、Si的控制值取下限，Mn、Cu、Cr、Mo的控制值取上限。

注：随着铸件壁厚的增加，生铁、硅铁的配料比例降低，废钢及其他合金炉料的比例提高。

材料牌号 炉料配比/％

生铁 废钢 回炉料 锰铁 硅铁 铬铁 电解铜 孕育剂 球化剂

HT200 15～45 5～15 40～80 0.20～0.50 0.20～0.50 - - 0.50～0.70 -

HT250 20～45 10～20 35～70 0.30～0.60 0.15～0.40 - - 0.55～0.70 -

HT300 30～50 15～25 25～55 0.40～0.70 0.10～0.35 0.30～0.50 0.70～1.00 0.60～0.75 -

QT500-7 60～70 10～20 10～30 0.20～0.60 - - - 1.40～1.60 1.30～1.50

90 洲际铸造行业内参

TECHNOLOGY 技术文章

表4 炉前化学成分调整方法与元素增（减）量

Tab.4 Chemical composition adjusting method and elements increase/decrease

表3 常用化学元素的氧化烧损率[5]

Tab.3 Oxidation burn rate of common chemical

elements[5]

注：通常情况下，在炉料补加量计算过程中，各元素

的氧化烧损率一般取上述范围的中间值。

1.3 向电炉内加料并加热熔化

熔化过程一般采用低温制，即：炉料一次

加满，先用低压预热，当炉料呈暗红色时，改用

高压熔化，随化随补，在炉料充满状态下进行熔

化，直到熔化完毕。炉料装入顺序：生铁→废钢

→回炉料→铁合金[3-4]。为了提高熔化效率、减

少元素氧化烧损，装料应尽量紧实，注意将炉料

按垂直方向装入炉膛内，大块炉料应装在炉膛中

心，小块炉料装在周围，然后开始加热、熔化。

2 炉前化学成分检测与调整

2.1 炉前化学成分取样检测

按照工艺要求，将各种炉料全部加到炉内，

待炉料完全熔化并均匀化后，取样检测铁液化学

成分，取样温度范围一般为1370～1430℃[3-4]。先

将炉内铁液表面的渣子清除干净，再用取样勺从

炉内舀取少量铁液，浇注化学成分试样，待试块

冷却成形后从取样模中取出，立刻浸入常温水中

进行激冷，待试样冷却后立刻送炉前分析室检测

铁液化学成分。

2.2 炉前化学成分调整控制

如果铁液化学成分的检测结果不符合工艺要

求，需要进行炉前化学成分调整，常用的炉前化

学成分调整技术方法有补加同类合金法、补加生

铁或增碳剂法、补加废钢法、出铁重配法、延时

烧损法等方法，可根据炉前化学成分超标的具体

情况，选定一种或多种适宜的方法调整炉前化学

成分。

2.2.1 补加同类合金法

补加同类合金法是最常用的炉前化学成分调

整方法之一。当炉前化学成分中的Si或Mn等合金

元素低于工艺要求的下限时，通常采用这种方法

来调整炉前化学成分，调整计算方法如公式（1）

所示，表3为常用化学元素的氧化烧损率。

G=（Q-H）×（1+Y）/Zu （1）

式中：G——炉料补加量，化学成分调整过

程中应向炉内补加的炉料质量/kg；

Q——元素要求含量，化学元素工艺要求范

围的中间值/％；

H——元素实测含量，炉前分析结果中化学

元素的实际含量/％；

Y——元素氧化烧损率，化学元素在中频炉

熔炼过程中的氧化烧损率/％；

Zu

——单位元素增量，向炉内加入单位质量

的炉料后，该元素的含量增加值/％。

序号 化学元素 烧损率/％ 熔炼温度/℃

1 C 1～7 1450～1550

2 Si 1～10 1400～1500

3 Mn 1～15 1400～1500

4 P 1～3 1400～1500

5 S 0～10 1400～1500

6 Cr 1～20 1450～1550

7 Cu 0～10 1450～1550

8 Mo 0～10 1450～1550

9 Ni 0～5 1450～1550

炉前成分

不符合情况

炉前成分

调整方法

有效成分

含量/％

1.5t炉单位元素

增量/％kg-1

0.5t炉单位元素

增量/％·kg-1

w（C）量低于下限（≤0.05％） 补加增碳剂 80 0.05 0.15

w（C）量低于下限（＞0.05％） 补加生铁 4.3 0.00083 0.0025

w（C）量高于上限 补加废钢 0.4 -0.002 -0.0059

w（Si）量低于下限 补加硅铁 75 0.05 0.15

洲际铸造行业内参 91

技术文章 TECHNOLOGY

w（Mn）量低于下限 补加锰铁 80 0.05 0.15

w（P）量低于下限 补加磷铁 24 0.015 0.045

w（Cr）量低于下限 补加铬铁 55 0.035 0.1

w（Cu）量低于下限 补加电解铜 100 0.06 0.2

w（Mo）量低于下限 补加钼铁 60 0.04 0.12

w（Ni）量低于下限 补加纯镍 100 0.06 0.2

在生产实际中，可以结合现场出现的炉前化

学成分超标的具体情况，参照表4中列出的各种

炉料单位元素增（减）量，根据工艺规程要求，

并结合生产实际情况（如：熔炼设备的额定容量

等），通过查表和计算来确定炉前化学成分调整

过程中各种炉料的补加量。

2.2.2 补加生铁或增碳剂法

当化学成分中碳元素的炉前分析含量低于工

艺要求的下限时，通常采用补加生铁或增碳剂的

方法调整炉前化学成分。通常情况下，当炉前成

分中碳元素低于下限程度较大（＞0.05％）时，

采用补加增碳剂的方法；当炉前成分中碳元素低

于下限程度较小（≤0.05％）时，采用补加生铁

方法。生铁或增碳剂补加量按照公式（1）进行计

算。

2.2.3 补加废钢法

当炉前化学成分中C、Si元素含量超出工艺要

求的上限时，通常采用补加废钢的方法调整炉前

化学成分。一般情况下，补加废钢后各种化学元

素含量均有不同程度降低，应根据调整后检测结

果适当补加同类合金。废钢补加量按照公式（1）

进行计算。

2.2.4 出铁补配法

当炉前化学成分中多种元素含量超出工艺要

求的上限，且超标程度比较大时，通常会倒出少

量铁液后再补配新炉料的方法来调整炉前化学成

分。

一般根据铁液化学成分超标程度大小来确定

倒出铁液的质量，通常情况下，倒出铁液的质量

一般为整炉铁液总量的10％～30％，超标程度大

时取上限，超标程度小时取下限。然后将炉内铁

液视为回炉料，按照工艺要求配制、补充各种新

炉料，将炉前化学成分控制在工艺要求范围内。

2.2.5 延时烧损法

当炉前化学成分中多种元素含量超出工艺要

求的上限，且超标程度比较小时，通常采用延时

烧损的方法调整炉前化学成分。也就是通过适当

延长铁液高温熔炼时间（一般延长10～20min），

提高各种元素氧化烧损的程度，降低超标元素的

含量，同时通过随时取样分析，对个别含量偏低

的元素进行补充调配。

2.2.6 炉前化学成分调整后续工作

当采用上述方法进行炉前化学成分调整后，

还应再次取样进行铁液化学成分分析，直至铁液

中各种化学元素含量均符合工艺要求，方可进行

后续操作，若检测结果中存在一种或多种化学元

素含量不符合工艺要求问题，应采取适当方法继

续进行炉前化学成分调整，直至化学成分完全合

格为止。

当采用补加同类合金法、补加生铁或增碳

剂法、补加废钢法及出铁补配法进行炉前化学成

分调整后，还应实施的后续工作一般包括如下内

容：

（1）按照公式（1）计算调整成分所需炉料

补加量；

（2）炉料称重，并将调整成分所需的……

阅读全文

【 扫码！】

92 洲际铸造行业内参

TECHNOLOGY 技术文章

摘要：利用基于3D打印技术的快速熔模铸造工艺制备了某型小批量定制且工期较短的铝合金零件。制定了以3D

打印技术与传统熔模铸造工艺相互结合的铝合金零件快速生产工艺技术。根据零件生产过程中的实际情况，确

定了熔模制造工艺流程中的制模、制壳、挂砂、脱腊和浇注等重要环节的工艺参数。通过实验验证表明，提出

的技术方案具有生产成本低､加工周期短和工艺环节少等优点，具有一定的实用价值。

关键词：3D打印 熔模铸造 工艺研究

中图分类号：TG249.5 文献标识码：A 文章编号：1002-6886(2023)02-0039-05

DOI：10.13667/j.cnki.52-1046/th.2023.02.013

基于3D打印技术的铝制品快速熔

模铸造工艺研究

邓海峰

（贵州装备制造职业学院，贵州 贵阳 550149）

来源:《现代机械》

Abstract:In this study,a type of aluminum alloy part with small batch customization and short construction period

were prepared by rapid investment casting based on 3D printing technology. The rapid production technology

of aluminum alloy parts based on the combination of 3D printing technology and traditional investment casting

technology was developed. According to the actual situation in the production process of the parts,the key process

parameters of the investment casting process,including mold making,shell making,sand hanging,dewaxing

and casting,were determined. The experimental results show that the scheme proposed in this paper has the

advantages of low production cost,short processing cycle and few process links,and has high practical value.

Keywords:3D printing,investment casting,process research

Rapid investment casting of aluminum

products based on 3D printing technology

Deng Haifeng

0 引言

熔模铸造是一种材料净成型技术，具有铸件

尺寸精度高､表面质量好，能制造复杂结构的铸件

等优点[1]。但由于熔模铸造涉及模具设计、熔模制

作、熔模修整、熔模蜡树组建、挂浆制壳、脱模、

浇注金属液及后处理等众多工艺环节，导致其存

在制造工艺繁琐，生产周期长、成本高和废品率

较高等一系列问题[2]。

3D打印(增材制造)技术是一项广泛应用的快

速成型技术，本文选用的熔融沉积成型（FDM）

是其中较为成熟的一种技术。它主要通过建模软

件建立零件的三维模型，然后用切片软件将零件

洲际铸造行业内参 93

技术文章

技术文章 TECHNOLOGY

转化为数字代码，最后再将其用打印机打印出

来。FDM型3D打印技术具有加工成本低、成型速

度快和制造灵活等优点[3]。

在熔模铸造中，熔模模具的制作是难度最

大、成本最高和耗时最久的环节，而采用3D打印

产品来替代传统的蜡基熔模可以极大地降低制模

难度和成本，缩短制模时间，提高了熔模制造技

术的经济效益和市场竞争力，为熔模铸造技术的

发展带来了新的契机[4]。

本文以某铝合金零件的快速熔模铸造工艺实

践为例，尝试探索基于3D打印技术的铝制品熔模

铸造工艺研究。

1 工艺设计

1.1工艺流程简图

本文所加工的零件为一铝合金铸造壳体，该

零件为小批量试制（仅20件），甲方希望能在最

短的时间内交货，为此本文采用3D打印技术与熔

模铸造技术相互结合，探索在保持产品质量的前

提下，尽可能减少工艺环节，缩短产品的生产时

间。本文利用3D打印技术和熔模铸造的工艺流程

见图如下所示：

图1 铝合金快速熔模铸造工艺流程图

图2 铸件的形状与尺寸图

从图中可以看出，铝合金快速熔模铸造工艺

首先利用三维建模软件绘制出所需零件的三维模

型，然后利用切片软件将模型转化为打印机可以

识别的文件，再利用3D打印机打印出零件的模

型，再利用该模型制备熔模，然后再经过脱腊脱

PLA､浇注和脱壳等工艺获得铸件，最后对铸件进

行喷砂､抛光和钻孔等后处理后即可获得所需要的

的铝合金铸件。

1.2模型创建

本文采用三维建模软件UG对该铝合金壳体进

行建模，最终所需要的壳体零件的结构和尺寸如

图2所示。

零件主体由边长为80mm，高为6mm的近似

正方形带孔法兰与上表面直径 75mm的圆柱壳体

组合而成，圆柱壳体上开有6个直径 10mm的通气

孔，以及9片厚度为2.3mm的散热片。由于零件上

的通气孔和安装孔直接铸造难以保证精度，因此

这部分特征尺寸在铸造后还需要进行机械加工。

1.3模型的3D打印

本文选用PLA（聚乳酸）作为铸件的打印材

料，其相关物理参数如表1所示。

表1 实验所用PLA的相关物理参数

直径/mm 收缩率 熔点/℃ 抗拉强度/MPa 灰分/%

1.75 0.5% 190 45～65 0.028

为了保证铸造壳体的形状和尺寸精度，在对

熔模进行设计时需要对模具和铸件的收缩进行综

合考虑，并进行变形补偿。对于本实验而言，由

于壳形铸件在铸造过程中会有一定的收缩变形，

因此在进行零件的3D打印时要进行一定的收缩放

形，并保留一定的修正余量。铸件的收缩变形主

要由铝合金收缩､模料收缩和型壳体膨胀三个方

面组成[5]。本文铸件采用A356铝合金铸造而成，

94 洲际铸造行业内参

技术文章

TECHNOLOGY 技术文章

图3 铸件的3D打印模型

图4 脱除PLA时的加热曲线

表2 3D打印机的相关打印参数

表3 制壳的相关工艺参数

打印速度

/(mm/s)

打印温度

/℃

层高/

mm

填充

密度

热床温

度/℃

75 200～210 0.1 50% 60

A356铝合金的收缩率为0.668%，PLA耗材的收缩

率为0.5%，根据均匀放缩法计算出铸件整体的收

缩放形比例为1.015。因此，在将铸件模型导入3D

打印的切片软件时，将模型按照1.015的比例放大

打印。

本文采用创想三维CT-300工业打印机对零件

进行打印，参考已有研究和本文的前期预实验，

将相关打印参数设置为如表2所示。

经过8个小时的打印，最终获得的打印零件如

图3所示。

在获得3D打印的零件模型后，由于模型表面

存在局部拉丝等缺陷，需要采用专用的抛光机对

模型进行表面抛光然后再挂蜡等后处理。

1.4挂浆制壳

由于EPS泡沫材料在加热时可以迅速气化且

所留的残留物较少，很适合用在本实验的浇注系

统中。因此，本文的浇注系统的直浇道和浇口杯

均采用EPS泡沫材料制作，并通过热熔胶将模型

组与浇注系统粘接在一起。

本文综合考虑铸件的质量、尺寸精度和成本等

因素，选择性价比较高的GRJ-30硅溶胶粘接剂作

层次 撒砂种

类

涂料粘

度/s

料浆比重

/(g/cm3

)

干燥温

度/℃

干燥

时间/h

面层 110目

石英砂 50~60 1.9~2.2 55~65 4~6

过渡层 50目煤

矸石砂 20~25 1.6~1.9 50~65 6~8

加固层 20目煤

矸石砂 25~30 1.8~2.1 40~55 ≥6

固砂层 ―― 25~30 1.7~1.9 40~55 ≥8

1.5型壳脱蜡与PLA

本文采用电热脱蜡釜选择蒸汽脱蜡法对熔

模进行脱腊，脱腊时釜内温度为150℃，压力为

0.75MPa，脱蜡时间控制在6～8分钟。脱腊完成

后，采用阶梯升温—保温—随炉冷却的温度制度

（如图4所示），使PLA模型在釜内的逐级升温中

缓慢软化变形并向内塌陷，避免型壳胀裂。冷却

完成后，用压缩空气吹尽内部灰烬及残留物。经

过烘焙后的型壳型腔表面光洁无裂纹，很好地复

制出了PLA制作的壳体形状。

1.6浇注

在铸件浇注前需要对型壳进行预热，将型壳

放入马弗炉中加热到400℃中保温1小时后取出并

埋置于干砂中，等待浇注。采用中频炉熔炼A356

铝液，铝液的精炼温度为750℃，当精炼完毕，铝

液温度达到720℃时，除去上层氧化杂质后进行浇

为型壳制备的原材料，采用4层硅溶胶制壳工艺进

行挂浆制壳，型壳的相关工艺参数如表3所示[6]。

洲际铸造行业内参 95

技术文章 TECHNOLOGY

注。带铸件冷却后，对精铸件进行清理､喷砂､抛

光､热处理和机加钻孔等工序的处理。最终获得表

面质量好，轮廓清晰，无明显裂纹､缩松缩孔等缺

陷的铸件如图5。

图5 脱壳后经过处理的铸件

用游标卡尺分别测量铸件的几个关键尺寸，

与设计尺寸进行对比的结果如表4所示。铸件壳体

的散热片高度不足可能是由于设计的排料口直径

过小，导致铸件在冷却过程中排料口内的金属液

不足以补充数量较多的散热片的缘故，其余各个

尺寸则在设计的公差范围之内。

表4 铸件尺寸对比表

特征名称 设计尺寸/mm 铸件尺寸/mm

主体直径 75.00 74.95

主体高度 24.00 24.07

主通风孔外径 14.00 14.06

散热片高度 4.00 3.822

结论

(1)采用PLA材料制作熔模，在制壳过程中能

够满足熔模铸造的工艺要求，同时具有材料来源

简单充分和成本低等优点，可以用其代替传统熔

模铸造中的蜡料。

(2)采用基于FDM技术的3D打印机进行模型制

备，由于不需要进行模具开发，大大地简化了模

型制作工艺流程，可以在降低产品开发成本的同

时极大地缩短产品开发周期，非常适用于小批量

和短工期的产品生产。

(3)为了保证铸造壳体的形状尺寸精度，本文

综合考虑模具､铸件和材料的收缩情况进行变形补

偿，在3D打印时按照1.015的比例对模型进行收缩

放形，最终获得的模型表面质量好，轮廓清晰且

主要关键尺寸均满足设计要求。

(4)该零件制造从设计到铸件完成仅用去

106h，产品总的制造周期大大缩短，加工成本获

得了明显的降低，且生产工艺简单可靠，成型更

为敏捷高效环保。

总体而言，加入3D打印技术的快速熔模铸造

技术更加符合现代工业生产的新要求，值得进一

步深入研究。

参考文献

[1]蓝嘉昕，张文之，梁文海，等.基于3D打

印的熔模铸造工艺设计[J].热加工工艺，2020，

49(5):68-72.

[2]薛春江，张巍.基于FDM技术和PLA的金属

工艺品熔模铸造工艺[J].特种铸造及有色合金，

2019，39(4):411-413.

[3]杨斌.3D打印技术在熔模精密铸造样件上的

应用研究[D].镇江:江苏大学，2018.

[4]闫俊梅.不同热处理条件下A356铝合金轮毂

组织和性能的研究[D].秦皇岛:燕山大学，2017.

[5]谯攀，傅骏，贾定磊，等.基于快速成型技

术和熔模铸造的金属材质工艺品铸造实践[J].热加

工工艺，2017，46(17):119-121.

[6]姜耀林，邵中魁.3D打印在快速熔模精密铸

造技术中的应用[J].机电工程，2017，34(1):48-51.

[7]张逢骏.叶轮快速成型件的熔模铸造工艺与

数值模拟研究[D].镇江:江苏大学，2018.

96 洲际铸造行业内参