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常見(jiàn)問(wèn)題

精密鑄造的技術(shù)工藝 流程

發(fā)布者:無(wú)錫市勇盛金屬制品有限公司 發(fā)布時(shí)間:2020-8-11 10:44:20 點(diǎn)擊次數: 關(guān)閉

精密鑄造法是指使用非金屬鑄模, 制品尺寸精度高于普通砂模鑄件之鑄造法的總稱(chēng), 包括脫蠟法或,
石膏模法和陶瓷模法三大類(lèi)。
2 脫蠟法精密鑄造
2-1 特征與優(yōu)點(diǎn)
(1)鑄件的最大界限長(cháng)度為700mm,易作之長(cháng)度在200mm 以下。鑄件之最大重量約100公斤,一般常
為10公斤以下。
(2)鑄件之尺寸公差20mm ±0.13mm,100mm ±0.30mm,200mm ±0.43mm,而小件之尺寸精度不易達
到 ±0.10mm 以?xún)取?角度公差為 ±0.5~±2.0度, 鑄件最小厚度0.5~1.5mm.鑄件表面粗度約 Rmax 4S~12S.
(3)鑄件材質(zhì)幾無(wú)任何限制,如鋁合金、鎂合金、鈦合金、銅合金,各種鋼材、鈷基和鎳基耐熱
合金,硬材料。
(4)制作形狀復雜之工件,尺寸精度良好,切削加工少。
(5)節省材料浪費,并可大量生產(chǎn)。
脫蠟精密鑄件廣用于噴射引擎、燃氣渦輪、蒸汽渦輪、飛機零件、內燃機、車(chē)輛、食品機械、印刷機械、制紙機械、壓縮機、閥件、幫浦、計測儀、縫紉機、武器、事務(wù)機器、及其它機器零件。
2-2 制程
脫蠟鑄造法有兩大類(lèi):實(shí)心模法和陶殼模法,后者為前者的改良法。實(shí)心模法系在考慮蠟型的冷凝收縮量,鑄模的加熱膨脹量和熔融金屬的冷凝收縮量之后,制作與最終鑄件尺寸近似的模具。將融化的蠟質(zhì)押灌注入此以金屬或硅膠做成之模具內,取出蠟型后,浸入微粉耐火材料與粘結劑混泡而成之漿液。滴凈之后,撒布粗粒耐火材料,使之干燥。放入鑄框,將混練有粘結劑的耐火物粒填滿(mǎn)之,然后干燥。接著(zhù)加熱使蠟質(zhì)熔化流出來(lái),作成鑄模。以高溫加熱鑄模,燒除少量殘余之蠟質(zhì)并提高其強度,接著(zhù)注入金屬熔液。陶殼模法直到蠟型的制作都跟實(shí)心模法相同,只是在一次沾漿和淋砂(或浮砂)之后,并不進(jìn)行包模作業(yè),而是反復多次地進(jìn)行沾漿和淋砂,直至獲得預定的外殼厚度。干燥、加熱、熔流出蠟質(zhì),高溫加熱再行澆注,這種方法為目前的脫蠟精密鑄造業(yè)者所廣泛采用,因其具有下列優(yōu)點(diǎn):
(1)尺寸穩定性較佳;
(2)耐火材料使用量較少;
(3)重量輕,易于搬運、處理、制作大型鑄件;
(4)制程可局部自動(dòng)化,以節省人力,提高生產(chǎn)速率;
(5)生產(chǎn)成本較低;
(6)陶殼模較薄,澆注后鑄件的冷卻速率較高而均勻,故其機械性質(zhì)較佳。
(A)主模型
主模型的外形與最終制品的近似,制作時(shí)須將蠟的冷凝收縮,鑄模的加熱膨脹與鑄造金屬的冷凝收縮列入考慮。例如蠟型的冷縮率是1.2%,鑄模的熱脹率是0.7%,鑄造金屬的冷縮率是1.7%時(shí),則主模型的尺寸增加率則為2.2%,常用的材質(zhì)有鋁合金、銅合金和不銹鋼等。
(B) 蠟型成形模
大量生產(chǎn)機械零件用之蠟型成形模一般均使用鋁合金以機械加工的方法制成,此時(shí)系根據客戶(hù)所提供之藍圖加工,無(wú)須用到主模型。鋁合金模由數件組成,射蠟之前由手工組合、鎖定、射蠟完成之后再以手工拆卸,取出蠟型,部份成形模系利用主模型倒入或噴涂低熔點(diǎn)合金而作成,或將主模型擠壓入超塑性金屬板而成形。
(C)射蠟
常用的蠟質(zhì)系凝固溫度范圍大者,以半固狀態(tài)押入裝于射蠟機的模具內部,押射壓力常為7~12kg/cm2,有時(shí)為50 kg/cm2,制作蠟型時(shí),須注意金屬模溫度,蠟的押入溫度、押入壓力、離模時(shí)間、蠟型的溫度以獲得尺寸安定性。因此射蠟室須保持恒溫。有時(shí)候使用塑料取代蠟,生產(chǎn)量大而不十分要求尺寸精度的小鑄件使用聚苯乙烯,具有厚截面的大件則使用尿素樹(shù)脂(尿素粒85%,聚乙烯醇粉末10%,水5%)但是押射壓力須高達140 kg/cm2。
(D)心型
形狀簡(jiǎn)單的中空制品,有細長(cháng)孔,狹深溝的制品或中空部份的形狀復雜而涂覆漿無(wú)法附著(zhù)的制品均須使用心型。心型的種類(lèi)有金屬心型,可溶蠟心型和陶心型。
金屬心型法是先將金屬心固定于金屬模中,注入蠟后凝固,將金屬心型從蠟型中抽出,這局限于中空部份形狀簡(jiǎn)單的制品才能采用。中空部份形狀較為復雜或內孔曲折者,可用可溶蠟作成心型,固定于金屬模內,注入蠟質(zhì)凝固后,將蠟型浸泡水中,溶出心型。但是,可溶蠟作成的心型強度不佳,易于折斷,因此,中空部份細長(cháng)者,可使用氧化鋁粉,尖晶石粉、鈦酸鋇粉等與硅酸乙酯、膠硅土或樹(shù)脂等粘結劑混合作成陶心型,于成品澆注,疑固后,再以溶劑將陶心型溶出。渦輪葉片之中空部份即使用這種方法作成。
(E) 組樹(shù)
小工件的蠟型須以人工的方式逐件地焊粘于澆流導上面,組裝成蠟樹(shù),這是脫蠟鑄造濧全工程中最耗費時(shí)間的一導步驟,組樹(shù)時(shí)系用平頭型的電烙鐵熱熔樹(shù)干或基板和蠟型,再予以粘合。裝配時(shí)應注意的事項如下:
(1)盡量將多個(gè)蠟型組裝成一群;
(2)組裝時(shí)應使蠟型于熔融時(shí)易于沿著(zhù)樹(shù)干或基座流出;
(3)裝配成品部份應最先凝固,澆池最后凝固;
(4)澆注、凝固后,工件易于從樹(shù)干或基座上切斷;
(F) 沾漿與淋砂。
組樹(shù)先以丙酮或酒精洗凈蠟型表面的離型劑、油脂等,接著(zhù),浸泡入粘結劑與微粉耐火材料泡成之漿液,滴盡過(guò)剩的附著(zhù)漿液,然后淋撒耐火物小粒,予以干燥,這項操作的重點(diǎn)在于均勻涂漿于蠟型表面,并且不使氣泡附著(zhù)、殘留。
如此反復多次,直到獲得預定的厚度,操作的次數及陶殼的厚度系視工件的尺寸與重量而定,其厚度須能支撐澆注時(shí)金屬熔液的重量與掙壓力而不致破裂。
漿體的主要成份業(yè)界多使用硅酸膠,填充劑則使用鋯粉,其重量比約為1:35,漿體須添加適量的潤濕劑(使漿液易于附著(zhù)在蠟型表面)和消泡劑泡漿后須經(jīng)十二小時(shí)的攪拌才可使用,漿體的管理項目有粘度,比重和 PH 值。
第一層之面漿使用填充劑添加量較多的高粘度者,第二層以后的背漿使用低粘度而滲透性較佳者,漿桶附近須保持22~25℃,以防止漿液迅速老化。在漿液滴畢未干之前,撒布粗大的耐火物粒,撒布的方法一般使用簡(jiǎn)易而效果較佳的凈砂桶,少數使用淋砂機,涂覆層內側部份使用50~100目的細粒,往外側則增粗為20~40目,干燥于輸送帶式,控制溫、濕度的強制送風(fēng)干燥室內進(jìn)行。
(G)脫蠟與燒成
工業(yè)上使用的方法是將涂覆的蠟型組樹(shù)放入高壓容器內鎖緊,通入150℃的蒸汽加熱,使蠟質(zhì)訊速地熔化、流出,燒成的目的在于使殘附鑄模表面的少量蠟質(zhì)完全燃燒,去除,并提高鑄模的強度,鑄模的燒成溫度在700~1100℃之間,視澆注金屬的材質(zhì)而定,時(shí)間為20~60分鐘,鑄模取出加熱爐之,隨即進(jìn)行澆注,以使鑄件具有良好的金相組織。
3 石膏模法
石膏之化學(xué)成份以硫酸鈣為主體,依結晶水的方式而分成無(wú)水石膏(CaSO4) ,半水石膏(CaSO4 ,1/2H2O,燒石膏)和二水石膏(CaSO4,2H2O)三種,石膏模法限用于生產(chǎn)非鐵合金鑄件,具有下述特色:
(1)適于非量產(chǎn)之精密鑄造,鑄模費用高;
(2)鑄件表面平滑,尺寸精度高,形狀復雜,表面有微細凹凸(例如12μm)也能鑄出;
(3)由于冷卻速率小,可鑄出薄壁鑄件,如0.6~1.5mm;
(4)鑄造應變小,組織與機械性質(zhì)均勻;
(5)制造成本高,為砂模鑄件的5~10倍,從造模干燥到澆注,需時(shí)2~3日;
(6)石膏模之熱傳導性不佳,鑄件易生收縮缺陷,良品率較低;
(7)石膏模的透氣性不良,澆注時(shí)需加壓或減壓。
鑄模用石膏系以石膏為粘結劑,配合多種添加劑,以提高其耐火度,降低干燥時(shí)之收縮應力和加熱燒成時(shí)之膨脹應力。
1 作業(yè)工程
(1)模型與離型劑
模型的材質(zhì)可使用金屬、橡膠、木材等,使用木制模型須先加以涂裝以防止產(chǎn)生滲粘現象,離型劑有溶解于燈油之硬脂酸,凡士林、硅利康滑脂等。
(2)混水與攪拌
水使用純水或性質(zhì)相近者,半水石膏粉的混水量30~35%之間,以螺旋狀葉片于容器內攪拌均勻,成奶油狀漿體,在漿體有充分流動(dòng)性的期間倒入裝有模型的成形框內,略為施以振動(dòng)或施以10~10-1 torr之減壓以脫泡,避免氣泡沾附于模型表面,此時(shí)半水石膏產(chǎn)生水和反應,漿體的粘性上升,失去流動(dòng)性,凝結而硬化,形成二水石膏,隨結晶成長(cháng)發(fā)熱,引起凝結膨脹,歷數十小時(shí)才結束膨脹。
(3)干燥
干燥石膏模法全工程中最耗費時(shí)間,也是最重要的步驟,急熱會(huì )造成鑄模破裂,因此應設定數段干燥溫度,緩緩升溫、加熱,最終干燥溫度為200~230℃,鑄模反應,去水而成無(wú)水石膏。干燥裝置最好使用溫度自動(dòng)控制的熱風(fēng)強制循環(huán)排風(fēng)式電氣干燥爐,爐內溫度分布均勻,以縮短干燥時(shí)間,即直接設定最終干燥溫度,鑄模也很少產(chǎn)生破裂的情形。
2 利用石膏模的脫蠟鑄造法
牙科用、戒指、首飾、裝飾品和小型工藝品均應用這種方法作成,石膏作為粘結劑用,主體為白硅石等耐火材料。
將金屬制作之成品原模型,放在兩片橡膠之間,放于熱壓機上加熱加壓,使橡膠產(chǎn)生永久變形,而形成模型物之空模穴。將兩片橡膠對合、鎖緊,使注入口緊靠于注蠟機之注出口,以0.2~0.5 kg/cm2 之力力將熔蠟注滿(mǎn)橡膠模。
冷凝之后打開(kāi)橡膠模, 取出蠟型, 使用低功率之烙鐵局部熔化蠟型, 將之焊接于充當流道之蠟干上,進(jìn)行組樹(shù)作業(yè),將組樹(shù)放入不銹鋼環(huán)內,倒入石膏漿,然后振動(dòng)和真空脫泡。石膏模硬化后在室溫放置12小時(shí)以上,使用電爐(120~150℃)或壓力鈉蒸汽脫蠟,脫蠟后的鑄模緩緩升溫到650~800℃燒成,將滲附于石膏表面的蠟質(zhì)完全燒除。殘余蠟質(zhì)燃燒不完全時(shí),成為碳殘留會(huì )在鑄件表面形成缺陷。在燒成溫度保持一段時(shí)間,使鑄模內外溫度均勻,在爐內徐徐冷邿到適于澆注的溫度,然后取出石膏模放入真空鑄造機或離心鑄造機內進(jìn)行澆注。首飾如戒指、胸針等形狀十分復雜,具有細微凹凸紋路之成品均以離心鑄造法制成。造機附設有高周波加熱裝置以熔化坩堝內之貴金屬,再藉離心力(400~1000rpm)使熔融金屬注滿(mǎn)石膏模,冷凝后錘打不銹鋼環(huán),取出石膏模,再以水槍沖散石膏,取出鑄件處理之。如佛像花瓶或其它較大件之工藝品則使用真空鑄造機制成。
4 陶殼模法
陶殼模鑄件大都是少量生產(chǎn),不易機械化、自動(dòng)化、成本高,因而,其適用范圍頗受限制,主要對像有:
(1)本為焊接而成者可一體鑄成
(2)切削性不良的材料可大減細加工量
(3)美術(shù)工藝品形狀復雜者
跟脫蠟鑄造比較,可作成大鑄件或厚肉件或者在數量上脫蠟鑄造法嫌太少者。適用制品有:
(1)各種金屬模具:壓鑄用、塑料成形用(射出成形、熱壓成形)玻璃制品用、橡膠制品用、鍛造用;
(2)葉片:大型蒸汽渦輪,各種動(dòng)葉輪;
(3)零件:電子導波管、飛機用安定器、閥體等;
陶殼模法系以硅酸膠溶體為結合劑,混合耐火材料粉末填充劑及膠凝體化促。
進(jìn)劑,作成漿體。將有充分流動(dòng)性的漿體澆覆于模型表面,待漿體凝結,后脫模,以700℃脫水,干燥,以1000℃燒成以提高強度,做成陶殼模。陶殼模的厚度為3~20mm,澆注大型鑄件時(shí),其背面須襯墊,以托撐材料以承體金屬熔液之重量。
模型材料在量少時(shí)使用表面處理過(guò)的材料,大量生產(chǎn)時(shí)使用金屬或樹(shù)脂,填充劑使用高純度、高熔點(diǎn)的耐火材料以防止與熔融金屬產(chǎn)生反應,其材質(zhì)依澆鑄金屬的種類(lèi)而定,耐火材料的粒度分布是大粒子混以小粒子粉粒,可獲得適度的強度與表面度,膠凝體化促進(jìn)劑使用的目的在于加速結合劑的固化,一般使用堿性物如碳酸銨等。調整填充劑與結合劑之重量百分比,可控制漿體之流動(dòng)性,陶殼模之強度與透氣性。填充劑之使用量使泡成漿體之體積為結劑體積的1.5~2.5倍。
陶殼模之背托撐?梢允褂酶稍锬、油砂模、二氧化碳模,也可以使用永久性的金屬模。陶殼模在澆鑄前須預熱,澆鑄鋼鐵材料為500℃,低熔點(diǎn)金屬則為200℃,澆鑄中或澆鑄后,最好是于惰性氣體中進(jìn)行以防止氧化或脫碳之發(fā)生。www.tiangzi.com

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