青島新諾科鑄造材料科技有限公司精鑄用填充蠟---蠟?zāi)Ｐ阅芗案倪M(jìn)
目前我國精密鑄造用蠟90%從歐美進(jìn)口，硅溶膠粘合劑的質(zhì)量和性能與歐美的同類材料相比亦有較大差距。我國擁有生產(chǎn)這些產(chǎn)品的大部分原料，但缺乏生產(chǎn)技術(shù)和配方。我公司將成為首個(gè)在國內(nèi)提供精密鑄造用蠟料回收處理再利用、新蠟生產(chǎn)、提供快速制殼體系及鈦合金制殼技術(shù)的公司。
該項(xiàng)目沒有有害的三廢排放，蠟料的回收處理幫助整個(gè)精鑄行業(yè)年減少有機(jī)蠟料的排放約1500噸，有效提高蠟料的利用率，是環(huán)保型高科技項(xiàng)目。
該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室投資將超過300萬元。該實(shí)驗(yàn)室除為該項(xiàng)目提供原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量保證外，還將成為精密鑄造用制模制殼材料的研發(fā)中心。
我公司的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)等同或超越西方的同類企業(yè)。該項(xiàng)目的產(chǎn)品除提供國內(nèi)精密鑄造行業(yè)使用外，還將出口至歐美、中東等精密鑄造發(fā)達(dá)地區(qū)。它將有每年約 2000噸填充和非填充型新模型蠟并幫助鑄造廠回收2000噸舊蠟的生產(chǎn)能力，同時(shí)能夠生產(chǎn)4000噸二代、三代加強(qiáng)型硅溶膠粘結(jié)劑、2000噸歐洲質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的耐火材料。
精鑄蠟是一種混合型蠟，可根據(jù)具體性能定制以滿足市場需求。現(xiàn)今市場的需求已經(jīng)改變，更大且更復(fù)雜的鑄件使得傳統(tǒng)的非填充型蠟無法滿足要求。填充型蠟將引領(lǐng)最新制蠟技術(shù)和制殼工藝。填充型蠟制殼具備低收縮率，低沉陷率，殼體堅(jiān)固，尺寸穩(wěn)定和更快的制殼時(shí)間。此報(bào)告將對填充型蠟的性能改進(jìn)進(jìn)行深入研究。
失蠟法精密鑄造初期使用的是非填充蠟，先是使用天然蠟后使用合成材料。后期隨著更大模具的出現(xiàn)，非填充蠟已無法滿足要求，填充蠟得到了應(yīng)用。
填充蠟中加入了特殊材料可以提高蠟的性能并解決非填充蠟帶來的問題。填充物不受蠟原料和操作溫度的影響。使用填充蠟可以有效減少線性收縮率和沉陷率。 許多不同類型的填充物已經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用?，F(xiàn)在我們來看一下目前最常用的填充物XLPS（交聯(lián)聚苯乙烯）。這種材料填充在蠟基內(nèi)具有極強(qiáng)的熱穩(wěn)定，同時(shí)具有低灰分，相似的密度，有助于減少沉降，并且不影響蠟的表面光潔度，降低成本提高生產(chǎn)效率。因此，當(dāng)使用填充物后，其如何影響蠟料和蠟?zāi)?，我們做了測試，結(jié)果如下：
實(shí)驗(yàn)蠟
加入填充物20%。為了做比較，我們同時(shí)將40%填充物加入相同的蠟基中。兩個(gè)蠟樣的檢驗(yàn)結(jié)果如下.
物理性能 包含一下指標(biāo) 填充物含量 灰分 粘度
錐入度(溫度25攝氏度，100g，5秒) 凝固點(diǎn) 滴點(diǎn)
蠟?zāi)３叽绶治?
三種混合物在相同的條件下，在同一臺機(jī)器上使用相同的射蠟工具。所用試件是“德國試件”由德國設(shè)計(jì)。它已被廣泛用于在整個(gè)歐洲的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。
物理性能 檢驗(yàn)方法 蠟基 20%填充蠟樣 40%填充蠟樣 粘度 @ 100℃ 93 180 630 粘度 @ 90℃ 143 270 885 粘度 @ 80℃ 233 402 1400 軟化點(diǎn) 68.3 69 68.5 滴點(diǎn) 67 67 68 凝固點(diǎn) 65 65 64 錐入度 @ 25℃ 7.0 6.5 5.5 填充物含量 0 19.7 40.1 灰分 0.005 0.012 0.014 表1蠟的物理性能測試
由于試驗(yàn)方法的不同，滴點(diǎn)可能有所差異。
凝點(diǎn)保持一致，所以我們可以說其不受所添加填充物的影響。 正如預(yù)期的那樣，加入填充物后蠟料變的更堅(jiān)固。
加入填充物影響最大的是粘度。測試結(jié)果清楚表明，加入填充物越多，粘度越高。此實(shí)驗(yàn)并未對不同類型填充物或不同尺寸填充物加入蠟基后的影響進(jìn)行測試，但是我們可以由此推理出，加入的填充物越好，對粘度的影響越大。填充物的顆粒越小，對蠟料的影響越大，粘度越高，因其可以于蠟料本身充分融合。
蠟粘度是任何混合蠟料的一個(gè)重要參數(shù)，也精密鑄造蠟非常重要的特性。如果粘度太高射蠟機(jī)會不射蠟，或生產(chǎn)出表面光潔度很差的蠟?zāi)?。如果熔體粘度太高則脫殼時(shí)蠟的脫殼速度會很慢，可能會導(dǎo)致殼裂。對于只關(guān)注使用非填充蠟的行業(yè)，我們所介紹的填充蠟的粘度會令人震驚。即便如此
填充蠟都能制出質(zhì)量很好的蠟?zāi)！４蠖鄶?shù)射蠟溫度都在50-70度之間。在此溫度區(qū)間，粘度會達(dá)到峰值。鑄造蠟在射蠟溫度不同時(shí)的變化等問題不在此贅述。最后，非常低的灰分含量也是我們追求的結(jié)果。蠟基和填充物都具有極低的灰分含量，所以在非常敏感的合金鑄造如鈦鑄造中使用該種填充蠟。
尺寸變化
實(shí)驗(yàn)蠟 40oC 67oC 100o
C 蠟基 2.06 7.81 10.77 20 %填充蠟 1.61 6.46 8.90 40 % 填充蠟 1.50 5.35 7.36
從上述結(jié)果可以看出，填充物明顯降低了蠟的膨脹率。填充20%的蠟降低了17.3%，100攝氏度時(shí)膨脹率只有13.8%. 填充40%的蠟在67攝氏度時(shí)降低了31.7,100攝氏度時(shí)降低了29.5%。
在此我們以67℃作為測試溫度，同樣射蠟溫度也是67℃. 這清楚的表明，填充40%的蠟收縮率方面降低了30%，這可以有效的幫助鑄造廠生產(chǎn)處精密度更高的產(chǎn)品。同時(shí)，100℃時(shí)降低了30%的收縮率使得脫殼時(shí)壓力過大導(dǎo)致的殼裂等問題大大減少。
射蠟試驗(yàn)
按照以下參數(shù)操作射蠟機(jī)，做出10個(gè)蠟?zāi)！?溫度 66℃ 壓力 320psi 時(shí)間100秒 保持時(shí)間 60秒 其他指標(biāo)不變
表3線性收縮率%及沉陷率 混合蠟 A B C D E F 蠟基 0.55 0.76 0.51 1.43 7.22 4.84 20%填充 0.62 0.81 0.49 1.19 4.70 2.38 40% 填充 0.63 0.80 0.38 1.06 2.57 1.43 表4 線性收縮率及沉陷率的標(biāo)準(zhǔn)偏差
混合蠟 A B C D E F 蠟基 0.042 0.028 0.023 0.052 0.078 0.184 20%填充 0.029 0.019 0.026 0.057 0.032 0.133 40% 填充 0.014 0.012 0.016 0.039 0.015 0.127
由于填充物的顆粒很細(xì)，從而避免液態(tài)蠟在注蠟澆口凍結(jié)。所有的蠟樣在相同條件下注射，溫度已接近其凝固點(diǎn)。相同條件下蠟表面粘度較高，因此只有很少一部分蠟會殘留在模具中。在特定條件下，增加填充物數(shù)量對線性收縮率的影響同樣有趣。
應(yīng)當(dāng)指出的是，所有這些蠟注射均在完全相同的條件下。從每個(gè)蠟樣，得到最好的結(jié)果。在這種情況下，得出的結(jié)果只是進(jìn)行比較。
很多因素決定了收縮率的變化，如溫度，時(shí)間，壓力，射蠟機(jī)質(zhì)量，澆口的大小和位置等等。 于非填充蠟相比，填充蠟的線性收縮率的偏差要小得多。細(xì)微差異的產(chǎn)生歸結(jié)于蠟的狀態(tài)未達(dá)到最佳。
力學(xué)性能
蠟棒尺寸未9x9x90，數(shù)據(jù)如表5
混合蠟 最大負(fù)荷 斷裂 (%) 彈性模量 (N/mm2
_) 非填充型 68.5 ----- 322 20% 填充 65.6 108.8 400 40% 填充 67.9 44.9 521 填料的加入對蠟的力學(xué)性能有顯著影響。填充物的加入能降低蠟的柔軟性和增加的彈性。最大負(fù)荷沒有大的改變。這些結(jié)果表明，加入填充物能增強(qiáng)蠟的韌性，減少彎曲和柔軟度。填充物的加入對蠟的力學(xué)性能影響很大。
表面光潔度
兩種蠟的表面光潔度都不錯(cuò)，屬可接受范圍。雖然非填充蠟的表面看上去比填充蠟要好一些，但這都可接受。
填充蠟的實(shí)用性
假如鑄造廠考慮使用填充蠟，但只有使用非填充蠟的經(jīng)驗(yàn)的話，需要注意以下事項(xiàng)。液態(tài)的填充蠟需要不停攪拌，如果攪拌停止，填充物將會沉到底部；大多數(shù)情況下即便下沉也可以重新攪拌均勻，但需要長時(shí)間。同時(shí)攪拌器的大小和馬力要適合存蠟的容器。鑄造廠也會考慮蠟的兼容性，比如 我是否可以同時(shí)使用兩種蠟？如果其力學(xué)性能足以應(yīng)付嚴(yán)格的控制程序，那么可以將二者混合使用。
填充蠟可以重復(fù)使用嗎？當(dāng)然可以，一旦模具脫蠟，舊蠟可以送回來，我們可以回收并按照客戶要求供應(yīng)填充或非填充蠟。
填充蠟和非填充蠟可以一起脫殼嗎？是的，可以。兩種蠟混合在一起也可以回收處理并分開供應(yīng)。 要使用填充蠟，在系統(tǒng)中要做什么改變嗎？不需要，填充蠟可以在現(xiàn)有的制殼系統(tǒng)中使用。 我的鑄件尺寸是否會變化？正如我們已經(jīng)介紹過的，填充蠟的收縮率與非填充蠟不同。但是填充蠟是在蠟的狀態(tài)最佳是注射的，所以收縮率優(yōu)于非填充蠟。
結(jié)論
隨著鑄件的尺寸及復(fù)雜性的增加，填充蠟將起到更重要的作用并提高效率。沉陷率和膨脹率顯著降低。某些鑄件必須要使用填充蠟，否則無法生產(chǎn)。填充蠟的極強(qiáng)復(fù)制性，也使得每一個(gè)鑄件的差別越來越小。填充蠟大大促進(jìn)了精鑄市場的發(fā)展
報(bào)告人：武超
簡介：
青島新諾科鑄造材料科技有限公司是由英國、香港、中國三方合資， 總投資人民幣8000萬元，用于生產(chǎn)和經(jīng)營高科技精密鑄造專用原輔材料現(xiàn)代化企業(yè)。精密鑄造的發(fā)展主要得益于航空航天和軍工科技對發(fā)動機(jī)等部件要求的不斷提高。英美擁有目前最先進(jìn)的精密鑄造及原輔材料的核心技術(shù)。青島新諾克鑄造材料科技有限公司的高科技項(xiàng)目，其主要技術(shù)來自英國。目前我國精密鑄造用蠟90%從歐美進(jìn)口，硅溶膠粘合劑的質(zhì)量和性能與歐美的同類材料相比亦有較大差距。我國擁有生產(chǎn)這些產(chǎn)品的大部分原料，但缺乏生產(chǎn)技術(shù)和配方。我公司將成為首個(gè)在國內(nèi)提供精密鑄造用蠟料回收處理再利用、新蠟生產(chǎn)、提供快速制殼體系及鈦合金制殼技術(shù)的公司。
該項(xiàng)目沒有有害的三廢排放，蠟料的回收處理幫助整個(gè)精鑄行業(yè)年減少有機(jī)蠟料的排放約1500噸，有效提高蠟料的利用率，是環(huán)保型高科技項(xiàng)目。
該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室投資將超過300萬元。該實(shí)驗(yàn)室除為該項(xiàng)目提供原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量保證外，還將成為精密鑄造用制模制殼材料的研發(fā)中心。
我公司的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)等同或超越西方的同類企業(yè)。該項(xiàng)目的產(chǎn)品除提供國內(nèi)精密鑄造行業(yè)使用外，還將出口至歐美、中東等精密鑄造發(fā)達(dá)地區(qū)。它將有每年約 2000噸填充和非填充型新模型蠟并幫助鑄造廠回收2000噸舊蠟的生產(chǎn)能力，同時(shí)能夠生產(chǎn)4000噸二代、三代加強(qiáng)型硅溶膠粘結(jié)劑、2000噸歐洲質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的耐火材料。
精鑄蠟是一種混合型蠟，可根據(jù)具體性能定制以滿足市場需求。現(xiàn)今市場的需求已經(jīng)改變，更大且更復(fù)雜的鑄件使得傳統(tǒng)的非填充型蠟無法滿足要求。填充型蠟將引領(lǐng)最新制蠟技術(shù)和制殼工藝。填充型蠟制殼具備低收縮率，低沉陷率，殼體堅(jiān)固，尺寸穩(wěn)定和更快的制殼時(shí)間。此報(bào)告將對填充型蠟的性能改進(jìn)進(jìn)行深入研究。
失蠟法精密鑄造初期使用的是非填充蠟，先是使用天然蠟后使用合成材料。后期隨著更大模具的出現(xiàn)，非填充蠟已無法滿足要求，填充蠟得到了應(yīng)用。
填充蠟中加入了特殊材料可以提高蠟的性能并解決非填充蠟帶來的問題。填充物不受蠟原料和操作溫度的影響。使用填充蠟可以有效減少線性收縮率和沉陷率。 許多不同類型的填充物已經(jīng)過多年的發(fā)展和應(yīng)用?，F(xiàn)在我們來看一下目前最常用的填充物XLPS（交聯(lián)聚苯乙烯）。這種材料填充在蠟基內(nèi)具有極強(qiáng)的熱穩(wěn)定，同時(shí)具有低灰分，相似的密度，有助于減少沉降，并且不影響蠟的表面光潔度，降低成本提高生產(chǎn)效率。因此，當(dāng)使用填充物后，其如何影響蠟料和蠟?zāi)?，我們做了測試，結(jié)果如下：
實(shí)驗(yàn)蠟
加入填充物20%。為了做比較，我們同時(shí)將40%填充物加入相同的蠟基中。兩個(gè)蠟樣的檢驗(yàn)結(jié)果如下.
物理性能 包含一下指標(biāo) 填充物含量 灰分 粘度
錐入度(溫度25攝氏度，100g，5秒) 凝固點(diǎn) 滴點(diǎn)
蠟?zāi)３叽绶治?
三種混合物在相同的條件下，在同一臺機(jī)器上使用相同的射蠟工具。所用試件是“德國試件”由德國設(shè)計(jì)。它已被廣泛用于在整個(gè)歐洲的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。
物理性能 檢驗(yàn)方法 蠟基 20%填充蠟樣 40%填充蠟樣 粘度 @ 100℃ 93 180 630 粘度 @ 90℃ 143 270 885 粘度 @ 80℃ 233 402 1400 軟化點(diǎn) 68.3 69 68.5 滴點(diǎn) 67 67 68 凝固點(diǎn) 65 65 64 錐入度 @ 25℃ 7.0 6.5 5.5 填充物含量 0 19.7 40.1 灰分 0.005 0.012 0.014 表1蠟的物理性能測試
由于試驗(yàn)方法的不同，滴點(diǎn)可能有所差異。
凝點(diǎn)保持一致，所以我們可以說其不受所添加填充物的影響。 正如預(yù)期的那樣，加入填充物后蠟料變的更堅(jiān)固。
加入填充物影響最大的是粘度。測試結(jié)果清楚表明，加入填充物越多，粘度越高。此實(shí)驗(yàn)并未對不同類型填充物或不同尺寸填充物加入蠟基后的影響進(jìn)行測試，但是我們可以由此推理出，加入的填充物越好，對粘度的影響越大。填充物的顆粒越小，對蠟料的影響越大，粘度越高，因其可以于蠟料本身充分融合。
蠟粘度是任何混合蠟料的一個(gè)重要參數(shù)，也精密鑄造蠟非常重要的特性。如果粘度太高射蠟機(jī)會不射蠟，或生產(chǎn)出表面光潔度很差的蠟?zāi)?。如果熔體粘度太高則脫殼時(shí)蠟的脫殼速度會很慢，可能會導(dǎo)致殼裂。對于只關(guān)注使用非填充蠟的行業(yè)，我們所介紹的填充蠟的粘度會令人震驚。即便如此
填充蠟都能制出質(zhì)量很好的蠟?zāi)！４蠖鄶?shù)射蠟溫度都在50-70度之間。在此溫度區(qū)間，粘度會達(dá)到峰值。鑄造蠟在射蠟溫度不同時(shí)的變化等問題不在此贅述。最后，非常低的灰分含量也是我們追求的結(jié)果。蠟基和填充物都具有極低的灰分含量，所以在非常敏感的合金鑄造如鈦鑄造中使用該種填充蠟。
尺寸變化
實(shí)驗(yàn)蠟 40oC 67oC 100o
C 蠟基 2.06 7.81 10.77 20 %填充蠟 1.61 6.46 8.90 40 % 填充蠟 1.50 5.35 7.36
從上述結(jié)果可以看出，填充物明顯降低了蠟的膨脹率。填充20%的蠟降低了17.3%，100攝氏度時(shí)膨脹率只有13.8%. 填充40%的蠟在67攝氏度時(shí)降低了31.7,100攝氏度時(shí)降低了29.5%。
在此我們以67℃作為測試溫度，同樣射蠟溫度也是67℃. 這清楚的表明，填充40%的蠟收縮率方面降低了30%，這可以有效的幫助鑄造廠生產(chǎn)處精密度更高的產(chǎn)品。同時(shí)，100℃時(shí)降低了30%的收縮率使得脫殼時(shí)壓力過大導(dǎo)致的殼裂等問題大大減少。
射蠟試驗(yàn)
按照以下參數(shù)操作射蠟機(jī)，做出10個(gè)蠟?zāi)！?溫度 66℃ 壓力 320psi 時(shí)間100秒 保持時(shí)間 60秒 其他指標(biāo)不變
表3線性收縮率%及沉陷率 混合蠟 A B C D E F 蠟基 0.55 0.76 0.51 1.43 7.22 4.84 20%填充 0.62 0.81 0.49 1.19 4.70 2.38 40% 填充 0.63 0.80 0.38 1.06 2.57 1.43 表4 線性收縮率及沉陷率的標(biāo)準(zhǔn)偏差
混合蠟 A B C D E F 蠟基 0.042 0.028 0.023 0.052 0.078 0.184 20%填充 0.029 0.019 0.026 0.057 0.032 0.133 40% 填充 0.014 0.012 0.016 0.039 0.015 0.127
由于填充物的顆粒很細(xì)，從而避免液態(tài)蠟在注蠟澆口凍結(jié)。所有的蠟樣在相同條件下注射，溫度已接近其凝固點(diǎn)。相同條件下蠟表面粘度較高，因此只有很少一部分蠟會殘留在模具中。在特定條件下，增加填充物數(shù)量對線性收縮率的影響同樣有趣。
應(yīng)當(dāng)指出的是，所有這些蠟注射均在完全相同的條件下。從每個(gè)蠟樣，得到最好的結(jié)果。在這種情況下，得出的結(jié)果只是進(jìn)行比較。
很多因素決定了收縮率的變化，如溫度，時(shí)間，壓力，射蠟機(jī)質(zhì)量，澆口的大小和位置等等。 于非填充蠟相比，填充蠟的線性收縮率的偏差要小得多。細(xì)微差異的產(chǎn)生歸結(jié)于蠟的狀態(tài)未達(dá)到最佳。
力學(xué)性能
蠟棒尺寸未9x9x90，數(shù)據(jù)如表5
混合蠟 最大負(fù)荷 斷裂 (%) 彈性模量 (N/mm2
_) 非填充型 68.5 ----- 322 20% 填充 65.6 108.8 400 40% 填充 67.9 44.9 521 填料的加入對蠟的力學(xué)性能有顯著影響。填充物的加入能降低蠟的柔軟性和增加的彈性。最大負(fù)荷沒有大的改變。這些結(jié)果表明，加入填充物能增強(qiáng)蠟的韌性，減少彎曲和柔軟度。填充物的加入對蠟的力學(xué)性能影響很大。
表面光潔度
兩種蠟的表面光潔度都不錯(cuò)，屬可接受范圍。雖然非填充蠟的表面看上去比填充蠟要好一些，但這都可接受。
填充蠟的實(shí)用性
假如鑄造廠考慮使用填充蠟，但只有使用非填充蠟的經(jīng)驗(yàn)的話，需要注意以下事項(xiàng)。液態(tài)的填充蠟需要不停攪拌，如果攪拌停止，填充物將會沉到底部；大多數(shù)情況下即便下沉也可以重新攪拌均勻，但需要長時(shí)間。同時(shí)攪拌器的大小和馬力要適合存蠟的容器。鑄造廠也會考慮蠟的兼容性，比如 我是否可以同時(shí)使用兩種蠟？如果其力學(xué)性能足以應(yīng)付嚴(yán)格的控制程序，那么可以將二者混合使用。
填充蠟可以重復(fù)使用嗎？當(dāng)然可以，一旦模具脫蠟，舊蠟可以送回來，我們可以回收并按照客戶要求供應(yīng)填充或非填充蠟。
填充蠟和非填充蠟可以一起脫殼嗎？是的，可以。兩種蠟混合在一起也可以回收處理并分開供應(yīng)。 要使用填充蠟，在系統(tǒng)中要做什么改變嗎？不需要，填充蠟可以在現(xiàn)有的制殼系統(tǒng)中使用。 我的鑄件尺寸是否會變化？正如我們已經(jīng)介紹過的，填充蠟的收縮率與非填充蠟不同。但是填充蠟是在蠟的狀態(tài)最佳是注射的，所以收縮率優(yōu)于非填充蠟。
結(jié)論
隨著鑄件的尺寸及復(fù)雜性的增加，填充蠟將起到更重要的作用并提高效率。沉陷率和膨脹率顯著降低。某些鑄件必須要使用填充蠟，否則無法生產(chǎn)。填充蠟的極強(qiáng)復(fù)制性，也使得每一個(gè)鑄件的差別越來越小。填充蠟大大促進(jìn)了精鑄市場的發(fā)展
