所謂熔模鑄造工藝,簡單說就是用易熔材料制成可熔性模型,在其上涂覆若干層特制的耐火涂料,經(jīng)過干燥和硬化形成一個整體型殼后,再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型,然后把型殼置于砂箱中,在其四周填充干砂造型,最后將鑄型放入焙燒爐中經(jīng)過高溫焙燒(如采用高強(qiáng)度型殼時,可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒),鑄型或型殼經(jīng)焙燒后,于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。
熔模鑄造的優(yōu)點
1、熔模鑄件尺寸精度較高,一般可達(dá)CT4-6(砂型鑄造為CT10~13,壓鑄為CT5~7),當(dāng)然由于熔模鑄造的工藝過程復(fù)雜,影響鑄件尺寸精度的因素較多,例如模料的收縮、熔模的變形、型殼在加熱和冷卻過程中的線量變化、合金的收縮率以及在凝固過程中鑄件的變形等,所以普通熔模鑄件的尺寸精度雖然較高,但其一致性仍需提高(采用中、高溫蠟料的鑄件尺寸一致性要提高很多)。
2、熔模的表面光潔度比較高,因為在壓制熔模時,采用了型腔表面光潔度高的壓型。此外,型殼由耐高溫的特殊粘結(jié)劑和耐火材料配制成的耐火涂料涂掛在熔模上而制成,與熔融金屬直接接觸的型腔內(nèi)表面光潔度高。所以,熔模鑄件的表面光潔度比一般鑄造件的高,一般可達(dá)Ra.1.6~3.2μm。
3、熔模鑄造最大的優(yōu)點就是提高金屬材料的利用率,由于熔模鑄件有著很高的尺寸精度和表面光潔度,所以可減少機(jī)械加工工作,節(jié)省加工臺時和刃具材料的消耗,只是在零件上要求較高的部位留少許加工余量即可,甚至某些鑄件只留打磨、拋光余量,不必機(jī)械加工即可使用。由此可見,采用熔模鑄造法可大量節(jié)省機(jī)床設(shè)備和加工工時,大幅度節(jié)約金屬原材料。
4、熔模鑄造方法的另一優(yōu)點是,它可以鑄造各種合金的復(fù)雜的鑄件,特別可以鑄造高溫合金鑄件。如噴氣式發(fā)動機(jī)的葉片,其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔,用機(jī)械加工工藝幾乎無法形成。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)不僅可以做到批量生產(chǎn),保證了鑄件的一致性,而且避免了機(jī)械加工后殘留刀紋的應(yīng)力集中
熔模鑄造生產(chǎn)的第一個工序就是制造熔模,熔模是用來形成耐火型殼中型腔的模型,所以要獲得尺寸精度和表面光潔度高的鑄件,首先熔模本身就應(yīng)該具有高的尺寸精度和表面光潔度。此外熔模本身的性能還應(yīng)盡可能使隨后的制型殼等工序簡單易行。為得到上述高質(zhì)量要求的熔模,除了應(yīng)有好的壓型(壓制熔模的模具)外,還必須選擇合適的制模材料(簡稱模料)和合理的制模工藝。
熔模鑄造的分類
熔模鑄造模料可分為低溫模料、中溫模料和高溫模料。低溫模料的熔點低于60℃。目前,我國廣泛使用的低溫模料具有制備方便、制模和脫模容易、模料回收簡單、復(fù)用性好等許多優(yōu)點,但是此模料也存在著強(qiáng)度低和熱穩(wěn)定性不高、易發(fā)生皂化反應(yīng)、夏季和炎熱地區(qū)使用時熔模易變形等缺點,所以有必要對其進(jìn)行改進(jìn)。
中溫模料的熔點在80~100℃之間,熱穩(wěn)定性35℃左右。中溫模料基本上適用于制造尺寸精度要求較高的熔模。高溫模料的熔點高于120℃,其具有較高的穩(wěn)定性和強(qiáng)度,但是其膨脹量大、制模工藝復(fù)雜。
熔模鑄造的分析
熔模鑄造水玻璃型殼工藝制模生產(chǎn)采用低溫模料制模,普遍采用的三種配比工藝方法將隨著環(huán)保的要求,杜絕有害物質(zhì)排放和降低制造成本的需求。石蠟—低分子EP模料將會取代石蠟—硬脂酸模料。
表1 三種低溫蠟料工藝性能分析
項 目 | 石蠟:硬脂酸=1:1 | 石蠟:硬脂酸=1:0.5 | 石蠟:低分子EP=0.95:0.05 |
熔點(℃) | 50—51 | 50—53 | 60—70 |
軟化點(℃) | 31 | 30 | 34 |
收縮率(%) | 2.05 | 2.25 | 1.04 |
抗彎強(qiáng)度(Mpa) | 1.90 | 2.10 | 3.30 |
優(yōu) 點 | 互熔性較好、制模方便、脫蠟容易、回收率高、復(fù)用性能好 | 同前 | 強(qiáng)度高、韌性好、收縮率低、表面光潔、不皂化、回收不需酸處理 |
缺 點 | 強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性不高、皂化物用鹽酸(或硫酸)處理、排放物污染環(huán)境 | 同前,表面質(zhì)量較差、涂掛性、流動性下降 | 粘度較大、厚大件制模效率低 |
成 本 (元/kg) | 9.15 | 8.86 | 8.98 |
制模材料的性能不單應(yīng)保證方便地制得尺寸精確和表面光潔度高,強(qiáng)度好,重量輕的熔模,它還應(yīng)為型殼的制造和獲得良好鑄件創(chuàng)造條件。模料一般用蠟料、天然樹脂和塑料(合成樹脂)配制。凡主要用蠟料配制的模料稱為蠟基模料,它們的熔點較低,為60~70℃;凡主要用天然樹脂配制的模料稱為樹脂基模料,熔點稍高,約70~120℃。