杨浩秦 单忠德 刘 丰 王怡飞

1.南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京，2100162.机械科学研究总院集团有限公司，北京，100044 3.先进成形技术与装备国家重点实验室，北京，100083

0 引言

冷冻砂型的高精高效制备过程是通过数字化无模冷冻铸造成形技术实现的，该技术基于砂型三维CAD模型驱动，采用数控加工去除成形原理直接对冷冻砂型进行数字化切削加工，省去了实体原型或模具制造环节，避免了制模/翻模过程造成的砂型精度损失现象，缩短铸造流程，实现了单件、小批量、复杂金属件的快速制造[1-3]。

冷冻砂型的制备技术采用水做黏结剂，各种型砂颗粒(硅砂、锆英砂等)作为耐火骨料。混有适量水分的型砂颗粒在低温环境下冻结制备冷冻砂坯后，通过基于切削成形原理的数字化无模铸造成形技术实现冷冻砂型的快速成形，浇注获得合格铸件[4]。在传统铸造行业中，木模/金属模翻模制备铸型制造周期长、尺寸精度低、污染排放大，难以满足航空航天、国防军工等复杂薄壁、高端铸件的快速响应需求[5]。同时铸造企业在砂型造型和制芯环节普遍采用黏土黏结剂、酚醛树脂、呋喃树脂和水玻璃黏结剂等作为砂型铸造用黏结剂。这类黏结剂的使用严重影响铸造车间的空气质量和废砂后续处理过程，亟需铸造技术的数字化和绿色化变革[6]。本课题组创新性地提出数字化无模冷冻铸造成形技术，该技术具有绿色化、数字化、精密化、柔性化和快速制造的特点，促进了铸造行业的绿色转型升级[7-9]。……