熔模鑄造知識(shí)綜合分析

一、熔模鑄造的原理和特點(diǎn)

　　熔模鑄造，也稱為精密鑄造或失蠟鑄造，是一種由可熔材料(蠟和塑料等)制成的精確可熔性模型。)，其上涂有幾層耐火涂料，干燥硬化成整體外殼，然后加熱失去外殼的模型，再高溫烘烤成為耐火外殼。液態(tài)金屬被倒入外殼并冷卻形成鑄件。

模具熔模鑄造

　　成型材料、壓蠟、裝模、修模、涂掛、砂光、脫模、焙燒、澆注、冷卻、落砂、清理。

　　與其他鑄造方法相比，熔模鑄造的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1)尺寸精度高、表面粗糙度低的鑄件可鑄造成復(fù)雜形狀，一般精度為5-7級(jí)，粗糙度為25-6.3 m；

　　2)可以鑄造薄壁鑄件和重量小的鑄件。熔模鑄件的最小壁厚可達(dá)0.5毫米，重量可小至幾克；

　　能鑄造精細(xì)的圖案、文字、有細(xì)槽和彎曲氣孔的鑄件；

　　3)熔模鑄件的形狀和內(nèi)腔形狀幾乎不受限制，可以制造出砂型鑄造、鍛造、切削等方法難以制造的形狀復(fù)雜的零件，部分總成和焊件稍加結(jié)構(gòu)改進(jìn)后可直接鑄造成整體零件，從而減輕零件重量，降低生產(chǎn)成本；

　　4)鑄造合金的種類幾乎沒有限制，常用于鑄造合金鋼零件、碳鋼零件和耐熱合金鑄件；

模具熔模鑄造

　　5)生產(chǎn)批次不限，可從單件批量生產(chǎn)。

　　這種鑄造方法的缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，不適合生產(chǎn)輪廓尺寸大的鑄件。

　　例1:2400年出土的尊盤編鐘——舉世無雙，精美絕倫

　　例2:云南清蠟方法及航空葉片鑄造工藝

　　二、模具材料類型及性能要求

　　(1)成型材料的分類

　　隨著熔模鑄造技術(shù)的發(fā)展，不同成分的模具材料種類越來越多。一般根據(jù)成型材料的熔點(diǎn)，分為高溫、中溫、低溫成型材料。

　　低溫成型材料的熔點(diǎn)低于60C，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的含50%石蠟和50%硬脂酸的成型材料就屬于這一類。

　　高溫模具材料的熔點(diǎn)高于120，由松香50%、地蠟20%、聚苯乙烯30%組成的模具材料是典型的高溫模具材料。

　　中溫模具材料的熔點(diǎn)介于上述兩類模具材料之間，目前的中溫模具材料基本可以分為松香基模具材料和蠟基模具材料。

　　(2)模具材料性能的基本要求

　　熱物理性能：適宜的熔化溫度和凝固區(qū)間，熱膨脹和收縮小，耐熱性(軟化點(diǎn))高，液態(tài)無沉淀，固態(tài)無相變；

　　機(jī)械性能：主要包括強(qiáng)度、硬度、塑性、柔韌性等；

　　工藝性能：主要包括粘度(或流動(dòng)性)、灰分、涂層性能等。

模具熔模鑄造

　　三、成型工藝

　　根據(jù)模具材料的規(guī)定成分和比例，將各種原料熔化成液態(tài)，混合攪拌均勻，過濾除去雜質(zhì)，倒入糊狀模具材料中，可用于壓制熔模。壓縮成型廣泛用于壓縮投資。該方法允許使用液體、半液體以及固體和半固體模塑材料。液態(tài)和半液態(tài)成型材料在低壓下壓制，稱為注射成型；半固態(tài)或固態(tài)成型材料在高壓下壓制，稱為擠出成型。無論是注射成型還是擠出成型，都必須考慮填充和固化的優(yōu)缺點(diǎn)。(1)壓力注射成型

　　注射成型的注蠟溫度通常低于熔點(diǎn)，模具材料為液態(tài)和固態(tài)共存的漿料或糊狀。在漿料模具材料中，液相的量明顯超過固相的量，因此液體的流動(dòng)性保持不變。在這種狀態(tài)下，熔模表面粗糙度低，不易出現(xiàn)湍流和飛濺造成的表面缺陷。糊模材料的溫度低于漿模材料的溫度，失去了流動(dòng)性。表面缺陷雖少，但表面粗糙度較高。

　　注塑成型材料時(shí)，在保證良好填充的情況下，應(yīng)盡可能采用低的成型材料溫度和壓制工作溫度。壓力越大越好。雖然在壓力較高時(shí)熔模收縮率較小，但過大的壓力和注射速度會(huì)使熔模表面不光滑，導(dǎo)致“冒泡”(熔模表皮下氣泡膨脹)，同時(shí)使模具材料飛濺，出現(xiàn)保冷缺陷。在成型過程中，為了避免成型材料粘連，提高熔模表面光潔度，應(yīng)使用脫模劑，尤其是松香基成型材料。

　　(2)擠壓成型

　　擠出成型將低溫下處于塑性狀態(tài)的模具材料擠出到模腔中，并在高壓下成型，以減少和防止熔模收縮。擠出成型中的模具材料為半固態(tài)或固態(tài)。模具材料在正常情況下很硬，但在高壓下可以流動(dòng)，其特點(diǎn)是高粘度。因此，擠出過程中的壓力取決于模具材料的粘度以及注射孔和腔中的流動(dòng)阻力。模具材料粘度越大，注射孔直徑越小，型腔尺寸越大，截面積越小，模具材料行程越長(zhǎng)，模具材料流動(dòng)時(shí)阻力越大，因此需要的擠壓壓力越高。采用半固態(tài)模料擠壓成型，縮短了熔模凝固時(shí)間，提高了生產(chǎn)率，特別適合生產(chǎn)厚大截面鑄件。

　　四.制殼工藝

　　制殼包括兩個(gè)過程：涂層和砂光。涂裝前，熔模應(yīng)脫脂。涂裝時(shí)應(yīng)采用浸涂法。上漆和掛模時(shí)，油漆應(yīng)均勻地涂在熔模表面，避免毛坯和局部積布；焊接接頭、圓角、邊緣和凹槽應(yīng)使用刷子或?qū)Ｓ霉ぞ呔鶆蛲科?，以避免氣泡；每層加固層涂裝前，清理上一層的浮砂；在涂掛過程中，應(yīng)定期攪拌涂料，掌握和調(diào)整涂料的粘度。

　　涂層和懸掛后，撒上沙子。最常用的砂光方法是流態(tài)砂光和雨砂光。通常，熔模從涂料槽中取出后，當(dāng)其上剩余的涂料均勻流動(dòng)且不連續(xù)滴落時(shí)，意味著涂料流動(dòng)停止，開始凍結(jié)，砂粒可以散開。過早噴砂易造成涂層堆積；打磨過晚會(huì)導(dǎo)致砂粒粘在一起或粘不牢。砂磨時(shí)，熔模應(yīng)連續(xù)旋轉(zhuǎn)和倒置。打磨的目的是用砂粒固定涂層；增加外殼的厚度以獲得必要的強(qiáng)度；提高外殼的通透性和退讓性；防止外殼硬化時(shí)出現(xiàn)裂紋。砂磨的粒度應(yīng)根據(jù)涂層選擇，并與涂層的粘度相適應(yīng)。表面涂層粘度小，砂粒粒度要細(xì)，才能獲得表面光滑的型腔。一般可以選擇砂粒大小為30或21的砂；加固層鋪砂宜采用粗砂粒，分層加厚。制作貝殼時(shí)，必須在每次涂覆和打磨后充分干燥和硬化。動(dòng)詞（verb的縮寫）缺陷及預(yù)防方法

　　熔模鑄件的缺陷可分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷，以及尺寸和粗糙度超差。

　　表面和內(nèi)部缺陷是指鑄件欠鑄、冷隔、縮孔、氣孔、夾渣、熱裂、冷裂等。

　　尺寸和粗糙度的超差主要包括鑄件的伸長(zhǎng)和變形。

　　表面和內(nèi)部缺陷主要與合金液的澆注溫度、型殼的烘烤溫度和制備工藝、澆注系統(tǒng)和鑄造結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有關(guān)。

　　鑄件尺寸和粗糙度超差的主要原因與壓力機(jī)的設(shè)計(jì)和使用磨損、鑄件結(jié)構(gòu)、殼體的烘烤和強(qiáng)度以及鑄件的清理有關(guān)。

　　例如，熔模鑄造欠鑄時(shí)，原因可能是澆注溫度和型殼溫度低導(dǎo)致金屬液流動(dòng)性降低，鑄件壁太薄，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，型殼烘烤不夠或透氣性差，澆注速度太慢，澆注時(shí)間不足。此時(shí)，應(yīng)根據(jù)鑄件的具體結(jié)構(gòu)和涉及的相關(guān)工藝來解決問題和消除缺陷。