鑄造知識-熔模鑄造

2021-12-11 09:46:56

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　熔模鑄造是指一種相對較新的鑄造金屬的方法，也稱為全模、汽化和無空洞鑄造。原型由泡沫塑料制成，通常是可發(fā)性聚苯乙烯。陽模用FOVNDRY SAND包裝成一個模具，陰模也一樣。當熔融金屬注入模具(即聚苯乙烯制成的模具)時，泡沫塑料蒸發(fā)或跑掉，留下鑄造砂的陰模充滿熔融金屬。這種鑄造方法后來被雕塑行業(yè)采用，現(xiàn)在用于工業(yè)制造。

熔模鑄造

　　摘要

　　熔模鑄造，又稱“失蠟鑄造”，通常是在蠟模表面涂覆幾層耐火材料，待蠟模硬化干燥后熔化形成型殼，再進行烘烤澆注，從而獲得鑄件的方法。因為獲得的鑄件具有高的尺寸精度和表面光潔度，所以它們也被稱為“熔模 精密鑄造”

　熔模鑄造可生產(chǎn)的合金包括碳鋼、合金鋼、耐熱合金、不銹鋼、精密合金、永磁合金、軸承合金、銅合金、鋁合金、鈦合金和球墨鑄鐵。

　　一般熔模鑄件的形狀比較復雜，鑄件中可以鑄造的孔的最小直徑可以達到0.5毫米，鑄件的最小壁厚為0.3毫米，在生產(chǎn)中，可以通過改變零件的結(jié)構(gòu)，將一些原本由幾個零件組成的零件設計成整體零件，直接采用熔模鑄造的方式進行鑄造，這樣可以節(jié)省加工時間和金屬材料的消耗，使零件的結(jié)構(gòu)更加合理。小白頭條號軸承

　　熔模鑄件的重量大多為幾十牛頓(即幾十克到幾公斤)。熔模鑄造生產(chǎn)大型鑄件比較麻煩，但目前大型熔模鑄件的重量已經(jīng)達到800牛頓左右。

　　熔模鑄造工藝復雜，難以控制，使用和消耗的材料昂貴。因此，它適用于生產(chǎn)形狀復雜、精度要求高或其他加工困難的小零件，如渦輪發(fā)動機葉片。

　　熔模鑄造的照片。熔模鑄造工藝見

　　熔模制造

　　熔模鑄造生產(chǎn)的過程先是熔模，用于在耐火材料外殼中形成介質(zhì)空腔的模型。因此，為了獲得具有高尺寸精度和表面光潔度的鑄件，投資本身應該具有高尺寸精度和表面光潔度。此外，熔模本身的性能也應使制殼的后續(xù)過程盡可能簡單。為了獲得上述高質(zhì)量要求的熔模，除了良好的壓制(用于壓制熔模的模具)之外，還需要選擇合適的成型材料和合理的成型工藝。小白頭條號軸承模具材料

　　成型材料的性能不僅要保證尺寸準確、表面光潔度高、強度好、重量輕的熔模容易制造，還要為制造型殼和獲得好的鑄件創(chuàng)造條件。成型材料通常由蠟材料、天然樹脂和塑料(合成樹脂)制成。所有以蠟材料為主的成型材料稱為蠟基成型材料，其熔點較低，在60-700C之間；所有以天然樹脂為主的成型材料稱為樹脂基成型材料，熔點稍高，約70 ~ 1200c。

　　2.模具材料的制備和回收

　　1)模具材料的制備

　　制備模具材料的目的是將構(gòu)成模具材料的各種原料混合成均勻的整體，使模具材料的狀態(tài)滿足壓制投資的要求。

　　制備時，將各種原料加熱熔化混合為一體，然后在冷卻的條件下，劇烈攪拌模具材料，使模具材料變成糊狀進行壓制和包埋。有時，模具材料熔化成液體，直接倒入熔模中。

　　2)成型材料的回收。

　　在使用樹脂基模具材料時，由于對熔模質(zhì)量要求較高，大多采用新材料制備模具材料來壓制鑄件的熔模。脫模后回收的模具材料經(jīng)重熔過濾后用于制作冒口系統(tǒng)的熔模。

　　使用蠟基模具材料時，脫模后得到的模具材料可以回收利用，用于制作新的熔模。但回收后，模具材料的性能會變差，脆性增加，灰分增加，流動性降低，收縮率增加，顏色由白色變?yōu)樽厣?，這主要與模具材料中的硬脂酸變質(zhì)有關。因此，為了盡可能恢復舊模具材料的原有性能，有必要去除舊模具材料中的皂鹽。常用的方法有鹽酸(硫酸)處理、活性白土處理和電解回收。

　　3.熔模和模具制造

　　1)熔模制造

　　在生產(chǎn)中，大多數(shù)熔模是通過將糊狀模具材料壓入壓機中制成的。在壓制和熔化之前，需要在壓制表面涂覆一薄層脫模劑，以便從壓制中取出熔模。壓制蠟基模具材料時，脫模劑可以是機油、松節(jié)油等，壓制樹脂基模具材料時，常使用芝麻油和酒精或硅油的混合物作為脫模劑。脫模劑層越薄越好，使熔模能更好地復制壓制表面，提高熔模的表面光潔度。壓入投資有三種方式，即柱塞壓入、氣動壓入和活塞壓入。小白頭條號軸承

　　2)熔模組裝

　　熔模組裝是將熔模成型鑄件與熔模成型冒口系統(tǒng)結(jié)合起來。主要有兩種方法：

　　1.焊接方法是用薄烙鐵熔化熔模的連接部分，使熔模焊接在一起。這種方法比較常見。

　　2.當采用機械裝配法大量生產(chǎn)小型熔模鑄件時，國外已廣泛采用機械裝配法，可大大提高模塊的組合性和效率，改善工作條件。模殼制造

　　熔模鑄造模具可分為實體型和多層型殼，目前多型殼應用廣泛。

　　在模塊上浸涂耐火涂料后，撒上類似材料的耐火材料，然后反復干燥硬化，直到耐火涂料達到所需的厚度，從而在模塊上形成多層外殼，通常停放一段時間，使其完全硬化，然后模塊丟失，得到多層外殼。小白頭條號軸承

　　一些多層殼體需要填料和填砂；有些不需要，烤好后可以直接倒。

　　當模具丟失時，模具外殼將受到體積不斷增加的熔融模具材料的壓力；在烘烤和注射過程中，殼體的各個部分會產(chǎn)生相互約束和不均勻的膨脹和收縮，因此金屬也可能在高溫下與殼體材料發(fā)生反應。因此對殼體有一定的性能要求，如膨脹率、收縮率?。桓邫C械強度、抗熱震性、耐火性和高溫化學穩(wěn)定性；模殼也要有一定的透氣性，這樣澆注時模殼內(nèi)的氣體才能順利逸出。所有這些都與外殼制造中使用的耐火材料、粘合劑和工藝有關。

　　1.用于制造外殼的材料

　　用于制造外殼的材料有兩種，一種是直接用于形成外殼的材料，如耐火材料、粘合劑等。另一類是用于獲得高質(zhì)量型殼、簡化操作和改進工藝的材料，如熔劑、硬化劑、表面活性劑等。

　　1)耐火材料

　　目前，熔模鑄造用的耐火材料主要有應時和剛玉，以及硅酸鋁耐火材料，如耐火粘土、鋁礬土、燧石粘土等。有時也使用鋯石和氧化鎂。小白頭條號軸承

　　2)粘合劑

　　熔模鑄造中最常用的粘結(jié)劑是硅酸膠體溶液(簡稱硅酸溶膠)，如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶膠。它們主要由硅酸(H2SiO3)和溶劑組成，有時也有穩(wěn)定劑，如硅溶膠中的NaOH。

　　硅酸乙酯水解物是通過水解硅酸乙酯獲得的硅酸鹽溶膠鑄模中使用的最早和最常見的粘合劑。水玻璃型殼易變形開裂，用其澆注的鑄件尺寸精度和表面光潔度差。但在國內(nèi)，生產(chǎn)精度較高的碳鋼鑄件和熔點較低的有色合金鑄件時，生產(chǎn)中仍廣泛使用水玻璃；硅溶膠穩(wěn)定性好，可長期保存。制殼時不需要專門的硬化劑，但硅溶膠對熔模的潤濕性稍差，殼的硬化過程是干燥過程，耗時較長。

模具熔模鑄造

　　2.制殼工藝

　　制殼過程中的主要工序和流程如下：

　　1)模塊脫脂和脫脂

　　為了提高涂料潤濕模具表面的能力，在使用蠟基模具材料制作熔模時，需要去除模具表面的油污。

　　2)在模塊上涂上油漆和沙子

　　涂裝前應攪拌均勻，盡量減少涂料桶中耐火材料的沉淀，并調(diào)整涂料的粘度或比重，使涂料能很好地填充和潤濕熔模。掛涂料時，將模具浸泡在涂料中，從左到右上下?lián)u動，使涂料能很好地潤濕熔模，均勻地覆蓋模具表面。涂覆涂層后，沙子會散開。小白頭條號軸承3)干燥和硬化外殼

　　涂覆一層外殼后，必須干燥硬化，使涂層中的粘結(jié)劑由溶膠變?yōu)槟z和凝膠，耐火材料連接在一起。

　　4)失去自模殼中的模具

　　在模殼完全硬化后，有必要將模塊從模殼中熔化。因為模塊通常由蠟基模具材料制成，這個過程也稱為脫蠟。根據(jù)加熱方式的不同，脫蠟方法有很多種，其中廣泛使用的是熱水法和同壓力蒸汽法。

　　5)烘烤外殼

　　如果需要澆注成型(填砂)，在烘烤前，將脫模后的殼體埋入箱內(nèi)的砂粒中，然后在爐中烘烤。如果殼體在高溫下強度高，不需要成型和澆注，脫模后的殼體可以直接送入爐中烘烤。焙燒時，逐漸升高爐溫，將外殼加熱到8000-10000，并保溫一段時間，然后倒入。

　　熔模鑄件的澆注和清洗

　　1.熔模鑄件的澆注

　　熔模鑄造中常用的澆注方法如下：

　　1)熱重力澆注有幾種方法。

　　這是應用最廣泛的澆注形式之一，即模殼從烘烤爐中取出后，在高溫下澆注。此時金屬在模殼內(nèi)緩慢冷卻，在高流動性的情況下可以充滿模具，因此鑄件可以很好地復制型腔的形狀，提高鑄件的精度。然而，鑄件在熱型中緩慢冷卻會使晶粒粗大，從而降低鑄件的力學性能。鑄造碳鋼鑄件時，鑄件表面冷卻較慢，容易氧化脫碳，降低鑄件表面硬度、光潔度和尺寸精度。

　　2)真空抽吸澆注

　　將模殼放入如圖3所示的真空澆注箱內(nèi)，通過模殼內(nèi)的微小氣孔吸入模腔內(nèi)的氣體，使液態(tài)金屬更好地填充模腔，復制模腔形狀，提高鑄造精度，防止氣孔和澆注不充分的缺陷。該法律已在國外適用。小白頭條號軸承

　　3)加壓結(jié)晶

　　將型殼放入壓力罐中澆注，之后立即關閉壓力罐，向罐內(nèi)通入高壓空氣或惰性氣體，使鑄件在壓力下凝固，從而增加鑄件的密度。國外最大壓力已經(jīng)達到150atm。

　　4)定向結(jié)晶(定向凝固)

　　一些熔模鑄件，如渦輪葉片、磁鋼等?？梢蕴岣咚鼈兊墓ぷ餍阅苋绻鼈兊木w結(jié)構(gòu)是按一定方向排列的柱狀晶體，那么熔模鑄造的定向結(jié)晶技術(shù)正在迅速發(fā)展。小白頭條號軸承

　　2.熔模鑄件的清洗

　　熔模鑄造的清洗內(nèi)容主要包括：(1)從鑄件上去除外殼；(2)從澆注系統(tǒng)中取出鑄件；(3)去除附著在鑄件上的外殼耐火材料；(4)熱處理后鑄件的清理，如清除氧化皮、修整和切割澆口殘留物等。

　　熔模鑄造工藝設計

　　與一般鑄造工藝設計一樣，熔模鑄造工藝設計的任務如下：

　　(1)鑄件結(jié)構(gòu)的可制造性分析；(2)選擇合理的工藝方案，確定相關的鑄造工藝參數(shù)，并在此基礎上繪制鑄造圖；

　　(3)設計澆注系統(tǒng)，確定模塊結(jié)構(gòu)。