熔模铸造工艺的原理及特点.docx

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一.熔模铸造的原理及特点

熔模铸造，又称精密铸造或失蜡铸造，它是用易熔材料（蜡料及塑料等）制成精确的可熔性模型，在模型上涂以若干层耐火涂料，经过干燥、硬化成整体型壳，然后加热型壳熔失模型，再经高温焙烧而成为耐火型壳，将液体金属浇入型壳中，待冷却后即成铸件。

其工艺流程是：

模料—压蜡模—组模—修模—涂挂—撒砂—脱模—焙烧—浇注—冷却—落砂—清理。

与其它铸造方法相比，熔模铸造的主要优点如下：

（1）铸件尺寸精度较高，表面粗糙度较低，可以浇注形状复杂的铸件，一般精度可达5-7级，粗糙度达Ra25-6.3μm；

（2）可以铸造薄壁铸件，以及重量很小的铸件，熔模铸件的最小壁厚可达0.5mm，重量可以小到几克；

（3）可以铸造花纹精细的图案、文字、带有细槽和弯曲细孔的铸件；

（4）熔模铸件的外形和内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零件，而且，可以使有些组合件、焊接件在稍进行结构改进后直接铸造成整体零件，从而减轻零件重量，降低生产成本；

（5）铸造合金的类型几乎没有限制，常用来铸造合金钢件、碳钢件和耐热合金铸件；

（6）生产批量没有限制，可以从单件到成批大量生产。

这种铸造方法的缺点就是：

工艺复杂，生产周期长，不适用于生产轮廓尺寸很大的铸件。

二.模料种类及性能要求

（1）模料的分类

随着熔模铸造工艺的发展，模料的种类日益繁多，组成各不相同。

通常，按模料熔点的高低，将其分为高温、中温和低温模料。

◆高温模料的熔点高于120°C，组成为松香50%、地蜡20%、聚苯乙烯30%的模料即为较典型的高温模料；

◆低温模料的熔点低于60°C，我国目前广泛应用的石蜡-硬脂酸各50%的模料属于这一类；

◆中温模料的熔点介于上述两类模料之间，现用的中温模料基本上可分为松香基和蜡基模料两种。

（2）模料性能的基本要求

◆热物理性能：

合适的熔化温度和凝固区间、较小的热膨胀和收缩、较高的耐热性（软化点）；模料在液态时应无析出物，固态时无相变；

◆力学性能：

主要有强度、硬度、塑性、柔韧性等；

◆工艺性能：

主要有粘度（或流动性）、灰分、涂挂性等。

三.制模工艺

按照模料的规定成分和配比，将各种原料熔融成液态，混合并搅拌均匀，滤去杂质，浇制成糊状模料，即可以压制熔模。

压制熔模普遍采用压制成型的办法。

该方法允许使用液态、半液态以及固态、半固态模料。

液态和半液态模料在低的压力下压制成型，称为压注成型；半固态或固态模料在高的压力下压制成型，称为挤压成型。

无论是压注成型还是挤压成型，都必须考虑充填和凝固时的优缺点。

（1）压注成型

压注成型的注蜡温度多在熔点以下，此时模料是液、固两相共存的浆状或糊状。

呈浆状的模料中，液相量显著超过固相量，所以仍保留着液体的流动性。

在这种状态下压注，熔模表面具有较低的粗糙度，而且不易出现由于紊流、飞溅带来的表面缺陷。

糊状模料的温度比浆状模料更低，已失去流动性，虽少有表面缺陷，但却具有较高的表面粗糙度。

模料压注成型时，在保证良好充填情况下，应尽量采用最低的模料温度和压型工作温度。

压力的选择并不是越大越好，虽然压力大熔模收缩率小，但压力和压注速度过大，会使熔模表面不光滑，产生“鼓泡”（熔模表皮下气泡膨胀），同时，使模料飞溅出现冷隔缺陷。

在制模过程中，为了避免模料粘附压型，提高熔模表面光洁度，应使用分型剂，特别是对于松香基模料。

（2）挤压成型

挤压成型把在低温塑性状态下的模料挤压入型腔，在高压下成型，以减少和防止熔模收缩。

挤压成型时的模料处于半固态或固态，该模料在正常条件下比较硬，但在高压下能够流动，其特点是粘度大。

因此，挤压时，压力的大小取决于模料的粘度及在注料孔和型腔中的流动阻力。

模料的粘度愈大，注料孔径愈小，型腔尺寸愈大，而横截面积愈小，以及模料行程愈长，则模料流动时的阻力愈大，因此，需要愈高的挤压压力。

采用半固态模料挤压成型，熔模的凝固时间缩短，因而生产率增高，特别适用于生产具有厚大截面的铸件。

四.制壳工艺

制壳包括涂挂和撒砂两道工序。

涂挂涂料之前，熔模需经脱油脂处理。

涂挂时要采用浸涂法。

涂挂操作时，应保持熔模表面均匀地涂挂上涂料，避免空白和局布堆积；焊合处、圆角、棱角和凹槽等应用毛笔或特制工具涂刷均匀，避免气泡；涂挂每层加固层涂料前，应清理前一层上的浮砂；涂挂过程中，要定时搅拌涂料，掌握和调整涂料的粘度。

涂挂后进行撒砂。

最常用的撒砂方法是流态化撒砂和雨淋式撒砂。

通常，熔模自涂料槽中取出后，待其上剩余的涂料流动均匀而不再连续下滴时，表示涂料流动终止，凝冻开始，即可撒砂。

过早撒砂易造成涂料堆积；过迟撒砂造成砂粒粘附不上或粘附不牢。

撒砂时熔模要不断回转和上下倒置。

撒砂的目的是用砂粒固定涂料层；增加型壳厚度，获得必要的强度；提高型壳的透气性和退让性；防止型壳硬化时产生裂纹。

撒砂的粒度按涂料层次选择，并与涂料的粘度相适应。

面层涂料的粘度小，砂粒度要细，才能获得表面光洁的型腔，一般面层撒砂粒度可选择组别为30或21的砂；加固层撒砂采用较粗的砂粒，最好逐层加粗。

制壳时，每涂挂和撒砂一层后，必须进行充分的干燥和硬化。

五.缺陷及防止方法

熔模铸件的缺陷分为表面和内部缺陷，以及尺寸和粗糙度超差。

（1）表面和内部缺陷

指欠铸、冷隔、缩松、气孔、夹渣、热裂、冷裂等。

产生表面和内部缺陷主要与合金液的浇注温度、型壳的焙烧温度与制备工艺、浇注系统与铸件结构的设计等因素有关。

（2）尺寸和粗糙度超差

主要包括铸件的拉长和变形。

铸件尺寸和粗糙度超差的主要原因是：

压型的设计与使用磨损，铸件结构、型壳的焙烧及其强度，铸件的清理等因素有关。

例如，熔模铸件出现欠铸时，其原因可能是浇注温度和型壳温度低，使金属液降低了流动性，铸件壁太薄、浇注系统设计不合理、型壳焙烧不充分或透气性差、浇注速度过慢、浇注时不足。

这时应根据铸件的具体结构和涉及到的相关工艺，有针对性地解决问题，消除缺陷。