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精密鑄造,脫蠟鑄造

更新時間: 2013-9-26

精密鑄造

1 概述

    精密鑄造又稱"脫蠟鑄造",凡是是在蠟模概況涂上數層耐火材料,待其硬化干燥后,將其中的蠟模熔去而制成型殼,再經過焙燒,然掉隊行澆注,而獲得鑄件的一種編制,由于獲得的鑄件存在較高的尺寸精度和概況光潔度,故又稱"熔模精密鑄造"

    精密鑄造的工藝過程見圖1??捎镁荑T造法生產的合金種類有碳素鋼、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、鈦合金和球墨鑄鐵等。

    蠟模鑄件的外形個別都斗勁復雜,鑄件上可鑄出孔的最小直徑可達0.5mm,鑄件的最小壁厚為0.3mm。在生產中可將一些本出處幾個零件組合而成的部件,經過過程轉變零件的結構,設計成為整體零件而直接由精密鑄造鑄出,以儉仆加工工時和金屬材料的破耗,使零件結構加倍公道。

    熔模鑄件的分量大多為零點幾十牛(即幾十克到幾公斤),太重的鑄件用精密鑄造法生產較為麻煩,但今朝生產大的熔模鑄件的分量已達800牛擺布。

    精密鑄造工藝過程較復雜,且不輕易節制,操作和破耗的材料較貴,故它合用于生產外形復雜、精度請求高、或很難進行其它加工的小型零件,如渦輪籌謀機的葉片等。

 1是熔模鑄件的照片。精密鑄造的工藝過程見圖2。

 

1 熔模鑄件照片

2 熔模的制作

    精密鑄造生產的第一個工序就是制作熔模,熔模是用來組成耐火型殼中型腔的模子,所以要獲得尺寸精度和概況光潔度高的鑄件,首先熔模本人就應當存在高的尺寸精度和概況光潔度。此外熔模本人的性能還應盡可能使隨后的制型殼等工序簡略易行。為獲得上述高質量請求的熔模,除了應有好的壓型(壓抑熔模的模具)外,還必須選擇合適的制模材料(簡稱模料)和公道的制模工藝。

   2.1 模料

    制模材料的性能不單應保障便利地制得尺寸切確和概況光潔度高,強度好,分量輕的熔模,它還應為型殼的制作和獲得精采鑄件創作創造條件。模料個別用蠟料、自然樹脂和塑料(合成樹脂)配制。凡重要用蠟料配制的模料稱為蠟基模料,它們的熔點較低,為6070℃;凡重要用自然樹脂配制的模料稱為樹脂基模料,熔點稍高,約70120℃。

經常常操作來配制模料的原材料的性能見表1。

1. 常常操作模料原材料的性能

名稱  熔點

(oC)  灰分

(分量%) 重度25 oC

(/2) 抗拉強度

(/2) 遲誤率

(%)   線縮短率

(%)   軟化點

(o C)

石蠟 58-66    < 0.11   (8.5-8.7)X103    2.21-2.94)X105   2-2.5    0.5-0.7 30

硬脂酸   70-71    < 0.02   8.4-8.7)X103 1.72-1.96)X105   2.0-3.0 0.6-0.69    35

松香 89-93    < 0.03   8.8-10.7)X103        0.07-0.09 52-66

川蠟 80-85    0.036-0.051   9.0-9.3)X103 11.3-12.7)X105   1.6-2.2 0.8-1.2     

白蠟 67-80    0.03 9.8X104 71.74X105   2.0   40

褐煤蠟   82-87    0.1-0.5 8.6-10.1)X103           

聚乙烯   115-130 0.04-0.08 8.8-9.1)X103 118-137)X105   1-1.5    80

 

2 精密鑄造工藝過程

   2.2 模料的配制及收受領受

    1)模料的配制

    配制模料的方針是將組成模料的各類原材料同化成均勻的一體,并使模料的狀態合適壓抑熔模的請求。

    配制時重要用加熱的編制使各類原材料融化同化成一體,爾后在冷卻景象下,將模料強烈攪拌,使模料成為糊膏狀態供壓抑熔模用。有時也有將模料融化為液體直接澆注熔模的景象。

    2)模料的收受領受。

    操作樹脂基模料時,由于對熔模的質量請求高,大多用新材料配制模料壓抑鑄件的熔模。而脫模后收受領受的模料,在重熔過濾后用來建造澆冒口系統的熔模。

    操作蠟基模料時,脫模后所得的模料可以收受領受,再用來制作新的熔模??墒窃谘h操作時,模料的性能會變壞,脆性增大,灰分增多,勾當性降落,縮短率增長,色彩由白變褐,這些重要與模料中硬脂酸的變質有關。是以,為了盡可能地復原舊模料的原有性能,就要從舊模料中除去皂鹽,常常操作的編制有鹽酸(硫酸)措置法,活性白土措置法和電解收受領受法。

   2.3 熔模和模組的制作

    1)熔模的制作

    生產中大多采用壓利巴糊狀模料壓入壓型的編制制作熔模。壓抑熔之前,需先在壓型概況涂薄層分型劑,以便從壓型中取出熔模。壓抑蠟基模料時,分型劑可為機油、松節油等;壓抑樹脂基模料時,常常操作 麻油和酒精的同化液或硅油作分型劑。分型劑層越薄越好,使熔模能更好地復制壓型的概況,前進熔模的概況光潔度。壓抑熔模的編制有三種,柱塞加壓法、氣壓法和活塞加壓法。

    2)熔模的組裝

    熔模的組裝是把組成鑄件的熔模和組成澆冒口系統的熔模組合在一路,重要有兩種編制:

    1.焊接法 用薄片狀的烙鐵,將熔模的毗連部位融化,使熔模焊在一路。此法較廣泛。

    2.機械組裝法 在大批生產小型熔模鑄件時,國外已廣泛采有機械組裝法組合模組,采用此種模組可使模組組合和效率大猛前進,工作條件也獲得了改良。

3 型殼的制作

    精密鑄造的鑄型可分為實體型和多層型殼兩種,今朝廣泛采用的是多型殼。

    將模組浸涂耐火涂料后,撒上料狀耐火材料,再經干燥、硬化,如此幾次再三多次,使耐火涂掛層達到需要的厚度為止,這樣便在模組上組成了多層型殼,凡是快要其停放一段時刻,使其充實硬化,而后熔失模組,便獲很多層型殼。

    多層殼有的需要裝箱填砂;有的則不需要,經過焙燒后便可直接進行澆注。

    在熔失熔模時,型殼會遭到體積正在增大的熔融模料的壓力;在焙燒和注時,型殼各部分會產生彼此牽制而又不均的膨脹的縮短,是以,金屬還可能與型殼材料產生低溫化學反響。所以對型殼便有必定的性能請求,如小的膨脹率和縮短率;高的機械強度、抗熱震性、而火度和低溫下的化學不變性;型殼還應有必定的透氣性,以便澆注時型殼內的氣體能順遂外逸。這些都與制作型殼時所采用的耐火材料、粘結劑以及工藝有關。

   3.1 制作型殼用的材料

    制作型殼用的材料可分為兩種類型,一種是用來直接組成型殼的,如耐火材料、粘結劑等;此外一類是為了獲得精良的型殼,簡化獨霸、改良工藝用的材料,如熔劑、硬化劑、概況活性劑等。

    1)耐火材料

    今朝精密鑄造中所用的耐火材料重要為石英和剛玉,以及硅酸鋁耐火材料,如耐火黏土、鋁釩土、焦寶石等。有時也用鋯英石、鎂砂(MgO)等。

    2)粘結劑

    在精密鑄造中用得最廣泛的粘結劑是硅酸膠體溶液(簡稱硅酸溶膠),如硅酸乙酯水解液、水玻璃和硅溶膠等。組成它們的物質重要為硅酸(H2SiO3)和溶劑,有時也有不變劑,如硅溶膠中的NaOH。

    硅酸乙酯水解液是硅酸乙酯經水解后所得的硅酸溶膠模鑄造中用得最早、最廣泛的粘結劑;水玻璃殼型易變形、開裂,用它澆注的鑄件尺寸精度和概況光潔度都較差。但在我國,當生產精度請求較的碳素鋼鑄件和熔點較低的有色合金鑄件時,水玻璃仍被廣泛操作于生產;硅溶膠的不變性好,可長久存放,制型殼時不需專門的硬化劑,但硅溶膠對熔模的潤濕稍差,型殼硬化過程是一個干燥過程,需時較長。

   3.2 制殼工藝

    制殼過程中的重要工序和工藝為:

    1)模組的除油和脫脂

    在采用蠟基模料制熔模時,為了前進涂料潤濕模組概況的能力,需將模組概況的油污去除掉。

    2)在模組上涂掛涂料和撒砂

    涂掛涂料之前,應先把涂料攪拌均勻,盡可能削減涂料桶中耐火材料的沉淀,調劑好涂料的粘度或比重,以使涂料能很好地充填和潤濕熔模,掛涂料時,把模組浸泡在涂料中,擺布高低晃蕩,使涂料能很好潤濕熔模,均勻籠蓋模組概況。涂料涂好后,便可進行撒吵。

    3)型殼干燥和硬化

    每涂復好一層型殼往后,就要對它進行干燥和硬化,使涂料中的粘結劑由溶膠向凍膠、凝膠轉變,把耐火材料連在一路。

    4)自型殼中熔失熔模

    型殼完整硬化后,需從型殼中熔去模組,因模組常常操作蠟基模料制成,所以也把此工序稱為脫蠟。遵守加熱編制的分歧,有很多,脫蠟編制,用得較多的是熱水法和同壓蒸汽法。

    5)焙燒型殼

    如需造型(填砂)澆注,在焙燒之前,先將脫模后的型殼埋箱內的砂粒傍邊,再裝爐焙燒。如型殼低溫強度大,不需造型澆注,則可把脫模后的型殼直接送入爐內焙燒。焙燒時逐步增長爐溫,將型殼加熱至800-1000C,保溫一段時刻,便可進行澆注。

4 熔模鑄件的澆注和清算

   4.1熔模鑄件的澆注

    精密鑄造經常常操作的澆注編制有:

    1)熱型重力澆注編制有以下幾種。

    這是用得最廣泛的一種澆注情勢,即型殼從焙燒爐中取出后,在低溫下進行由澆注。此時金屬在型殼中冷卻較慢,能在勾當性較高的景象下充填鑄型,故鑄件能很好復制型腔的外形,前進了鑄件的精度。但鑄件在熱型中的緩慢冷卻會使晶粒粗大,這就降落了鑄件的機械性能。在澆注碳鋼鑄件時,冷卻較慢的鑄件概況還易氧化和脫碳,從而降落了鑄件的概況硬度、光潔度和尺寸精度。

    2)真空吸氣澆注

    將型殼如圖3所示放在真空澆注箱中,經過過程型殼中的藐小孔隙吸走型腔中的氣體,使液態金屬能更好地充填型腔,復制型腔的外形,前進鑄件精度,防止氣孔、澆不足的毛病舛誤。該法已在國外操作。

 

3 真空吸氣澆注拆卸示意圖

    3)壓力下結晶

    將型殼放在壓力罐內進行澆注,竣事后,立即關閉壓力罐,向罐內通入低壓空氣或惰性氣體,使鑄件在壓力下凝固,以增大鑄件的致密度。在國外最大壓力已達150Mpa。

    4)定向結晶(定向凝固)

    一些熔模鑄件如渦輪機葉片、磁鋼等,若是它們的結晶組織是按必定標的方針列舉的柱狀晶,它們的工作性能便可前進很多,所以精密鑄造定向結晶手藝正活絡地獲得成長。

   4.2 熔模鑄件的清算

    熔模鑄件清算的內容重要為:(1)從鑄件上斷根型殼;(2)自澆冒系統上取下鑄件;(3)去除鑄件上所粘附的型殼耐火材料;(4)鑄件熱措置后的清算,如除氧化皮、盡邊和切割澆口殘存等。

5 精密鑄造工藝設計

    如同個別鑄造工藝設計,精密鑄造工藝設計的使命為:

    1)分化鑄件結構的工藝性;

    2)選擇公道的工藝方案,必定有關的鑄造工藝參數,在上述根底上繪制鑄件圖;

    3)設計澆冒系統,必定模組結構。

    在考慮上述三方面的問題問題時,重要的按照還是個別鑄造過程的根底原則,出格在必定工藝方案、工藝參數時(如鑄造圓角,撥模斜度、加工余量、工藝筋等),除了具體數據由于精密鑄造的工藝特點稍有分歧以外,而設計原則與砂型鑄造完整不異

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