铸造知识-熔模铸造

铸造知识-熔模铸造

　熔模铸造是指一种相对较新的铸造金属的方法，也称为全模、汽化和无空洞铸造。原型由泡沫塑料制成，通常是可发性聚苯乙烯。阳模用FOVNDRY  SAND包装成一个模具，阴模也一样。当熔融金属注入模具(即聚苯乙烯制成的模具)时，泡沫塑料蒸发或跑掉，留下铸造砂的阴模充满熔融金属。这种铸造方法后来被雕塑行业采用，现在用于工业制造。

　　摘要

　　熔模铸造，又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂覆几层耐火材料，待蜡模硬化干燥后熔化形成型壳，再进行烘烤浇注，从而获得铸件的方法。因为获得的铸件具有高的尺寸精度和表面光洁度，所以它们也被称为“熔模精密铸造”

　熔模铸造可生产的合金包括碳钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁。

　　一般熔模铸件的形状比较复杂，铸件中可以铸造的孔的最小直径可以达到0.5毫米，铸件的最小壁厚为0.3毫米，在生产中，可以通过改变零件的结构，将一些原本由几个零件组成的零件设计成整体零件，直接采用熔模铸造的方式进行铸造，这样可以节省加工时间和金属材料的消耗，使零件的结构更加合理。小白头条号轴承

　　熔模铸件的重量大多为几十牛顿(即几十克到几公斤)。熔模铸造生产大型铸件比较麻烦，但目前大型熔模铸件的重量已经达到800牛顿左右。

　　熔模铸造工艺复杂，难以控制，使用和消耗的材料昂贵。因此，它适用于生产形状复杂、精度要求高或其他加工困难的小零件，如涡轮发动机叶片。

　　熔模铸造的照片。熔模铸造工艺见

　　熔模制造

　　熔模铸造生产的过程先是熔模，用于在耐火材料外壳中形成介质空腔的模型。因此，为了获得具有高尺寸精度和表面光洁度的铸件，投资本身应该具有高尺寸精度和表面光洁度。此外，熔模本身的性能也应使制壳的后续过程尽可能简单。为了获得上述高质量要求的熔模，除了良好的压制(用于压制熔模的模具)之外，还需要选择合适的成型材料和合理的成型工艺。小白头条号轴承模具材料

　　成型材料的性能不仅要保证尺寸准确、表面光洁度高、强度好、重量轻的熔模容易制造，还要为制造型壳和获得好的铸件创造条件。成型材料通常由蜡材料、天然树脂和塑料(合成树脂)制成。所有以蜡材料为主的成型材料称为蜡基成型材料，其熔点较低，在60-700C之间；所有以天然树脂为主的成型材料称为树脂基成型材料，熔点稍高，约70 ~ 1200c。

　　2.模具材料的制备和回收

　　1)模具材料的制备

　　制备模具材料的目的是将构成模具材料的各种原料混合成均匀的整体，使模具材料的状态满足压制投资的要求。

　　制备时，将各种原料加热熔化混合为一体，然后在冷却的条件下，剧烈搅拌模具材料，使模具材料变成糊状进行压制和包埋。有时，模具材料熔化成液体，直接倒入熔模中。

　　2)成型材料的回收。

　　在使用树脂基模具材料时，由于对熔模质量要求较高，大多采用新材料制备模具材料来压制铸件的熔模。脱模后回收的模具材料经重熔过滤后用于制作冒口系统的熔模。

　　使用蜡基模具材料时，脱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，模具材料的性能会变差，脆性增加，灰分增加，流动性降低，收缩率增加，颜色由白色变为棕色，这主要与模具材料中的硬脂酸变质有关。因此，为了尽可能恢复旧模具材料的原有性能，有必要去除旧模具材料中的皂盐。常用的方法有盐酸(硫酸)处理、活性白土处理和电解回收。

　　3.熔模和模具制造

　　1)熔模制造

　　在生产中，大多数熔模是通过将糊状模具材料压入压机中制成的。在压制和熔化之前，需要在压制表面涂覆一薄层脱模剂，以便从压制中取出熔模。压制蜡基模具材料时，脱模剂可以是机油、松节油等，压制树脂基模具材料时，常使用芝麻油和酒精或硅油的混合物作为脱模剂。脱模剂层越薄越好，使熔模能更好地复制压制表面，提高熔模的表面光洁度。压入投资有三种方式，即柱塞压入、气动压入和活塞压入。小白头条号轴承

　　2)熔模组装

　　熔模组装是将熔模成型铸件与熔模成型冒口系统结合起来。主要有两种方法：

　　1.焊接方法是用薄烙铁熔化熔模的连接部分，使熔模焊接在一起。这种方法比较常见。

　　2.当采用机械装配法大量生产小型熔模铸件时，国外已广泛采用机械装配法，可大大提高模块的组合性和效率，改善工作条件。模壳制造

　　熔模铸造模具可分为实体型和多层型壳，目前多型壳应用广泛。

　　在模块上浸涂耐火涂料后，撒上类似材料的耐火材料，然后反复干燥硬化，直到耐火涂料达到所需的厚度，从而在模块上形成多层外壳，通常停放一段时间，使其完全硬化，然后模块丢失，得到多层外壳。小白头条号轴承

　　一些多层壳体需要填料和填砂；有些不需要，烤好后可以直接倒。

　　当模具丢失时，模具外壳将受到体积不断增加的熔融模具材料的压力；在烘烤和注射过程中，壳体的各个部分会产生相互约束和不均匀的膨胀和收缩，因此金属也可能在高温下与壳体材料发生反应。因此对壳体有一定的性能要求，如膨胀率、收缩率小；高机械强度、抗热震性、耐火性和高温化学稳定性；模壳也要有一定的透气性，这样浇注时模壳内的气体才能顺利逸出。所有这些都与外壳制造中使用的耐火材料、粘合剂和工艺有关。

　　1.用于制造外壳的材料

　　用于制造外壳的材料有两种，一种是直接用于形成外壳的材料，如耐火材料、粘合剂等。另一类是用于获得高质量型壳、简化操作和改进工艺的材料，如熔剂、硬化剂、表面活性剂等。

　　1)耐火材料

　　目前，熔模铸造用的耐火材料主要有应时和刚玉，以及硅酸铝耐火材料，如耐火粘土、铝矾土、燧石粘土等。有时也使用锆石和氧化镁。小白头条号轴承

　　2)粘合剂

　　熔模铸造中最常用的粘结剂是硅酸胶体溶液(简称硅酸溶胶)，如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶胶。它们主要由硅酸(H2SiO3)和溶剂组成，有时也有稳定剂，如硅溶胶中的NaOH。

　　硅酸乙酯水解物是通过水解硅酸乙酯获得的硅酸盐溶胶铸模中使用的最早和最常见的粘合剂。水玻璃型壳易变形开裂，用其浇注的铸件尺寸精度和表面光洁度差。但在国内，生产精度较高的碳钢铸件和熔点较低的有色合金铸件时，生产中仍广泛使用水玻璃；硅溶胶稳定性好，可长期保存。制壳时不需要专门的硬化剂，但硅溶胶对熔模的润湿性稍差，壳的硬化过程是干燥过程，耗时较长。

　　2.制壳工艺

　　制壳过程中的主要工序和流程如下：

　　1)模块脱脂和脱脂

　　为了提高涂料润湿模具表面的能力，在使用蜡基模具材料制作熔模时，需要去除模具表面的油污。

　　2)在模块上涂上油漆和沙子

　　涂装前应搅拌均匀，尽量减少涂料桶中耐火材料的沉淀，并调整涂料的粘度或比重，使涂料能很好地填充和润湿熔模。挂涂料时，将模具浸泡在涂料中，从左到右上下摇动，使涂料能很好地润湿熔模，均匀地覆盖模具表面。涂覆涂层后，沙子会散开。小白头条号轴承3)干燥和硬化外壳

　　涂覆一层外壳后，必须干燥硬化，使涂层中的粘结剂由溶胶变为凝胶和凝胶，耐火材料连接在一起。

　　4)失去自模壳中的模具

　　在模壳完全硬化后，有必要将模块从模壳中熔化。因为模块通常由蜡基模具材料制成，这个过程也称为脱蜡。根据加热方式的不同，脱蜡方法有很多种，其中广泛使用的是热水法和同压力蒸汽法。

　　5)烘烤外壳

　　如果需要浇注成型(填砂)，在烘烤前，将脱模后的壳体埋入箱内的砂粒中，然后在炉中烘烤。如果壳体在高温下强度高，不需要成型和浇注，脱模后的壳体可以直接送入炉中烘烤。焙烧时，逐渐升高炉温，将外壳加热到8000-10000，并保温一段时间，然后倒入。

　　熔模铸件的浇注和清洗

　　1.熔模铸件的浇注

　　熔模铸造中常用的浇注方法如下：

　　1)热重力浇注有几种方法。

　　这是应用最广泛的浇注形式之一，即模壳从烘烤炉中取出后，在高温下浇注。此时金属在模壳内缓慢冷却，在高流动性的情况下可以充满模具，因此铸件可以很好地复制型腔的形状，提高铸件的精度。然而，铸件在热型中缓慢冷却会使晶粒粗大，从而降低铸件的力学性能。铸造碳钢铸件时，铸件表面冷却较慢，容易氧化脱碳，降低铸件表面硬度、光洁度和尺寸精度。

　　2)真空抽吸浇注

　　将模壳放入如图3所示的真空浇注箱内，通过模壳内的微小气孔吸入模腔内的气体，使液态金属更好地填充模腔，复制模腔形状，提高铸造精度，防止气孔和浇注不充分的缺陷。该法律已在国外适用。小白头条号轴承

　　3)加压结晶

　　将型壳放入压力罐中浇注，之后立即关闭压力罐，向罐内通入高压空气或惰性气体，使铸件在压力下凝固，从而增加铸件的密度。国外最大压力已经达到150atm。

　　4)定向结晶(定向凝固)

　　一些熔模铸件，如涡轮叶片、磁钢等。可以提高它们的工作性能如果它们的晶体结构是按一定方向排列的柱状晶体，那么熔模铸造的定向结晶技术正在迅速发展。小白头条号轴承

　　2.熔模铸件的清洗

　　熔模铸造的清洗内容主要包括：(1)从铸件上去除外壳；(2)从浇注系统中取出铸件；(3)去除附着在铸件上的外壳耐火材料；(4)热处理后铸件的清理，如清除氧化皮、修整和切割浇口残留物等。

　　熔模铸造工艺设计

　　与一般铸造工艺设计一样，熔模铸造工艺设计的任务如下：

　　(1)铸件结构的可制造性分析；(2)选择合理的工艺方案，确定相关的铸造工艺参数，并在此基础上绘制铸造图；

　　(3)设计浇注系统，确定模块结构。

　　在考虑上述三个问题时，主要依据仍然是一般铸造工艺的基本原理，尤其是在确定工艺方案和参数(如铸件圆角、拉深角、加工余量、工艺筋等)时。)，只是由于熔模铸造的工艺特点，具体数据略有不同，设计原理与砂型铸造完全相同。