熔模鑄造
熔模鑄造又稱失蠟鑄造,它是用易熔材料制成模樣,然后在模樣上涂掛若干層耐火涂料制成形殼,經(jīng)硬化后再將模樣熔化,排出型外,經(jīng)過焙燒后即可澆注液態(tài)金屬獲得鑄件的鑄造方法。由于熔模廣泛采用蠟質材料來制造,故又稱失蠟鑄造或精密鑄造。
1. 熔模鑄造的工藝過程
(1) 壓型制造。壓型如圖2-46(b)所示,是用來制造蠟模的專用模具,它是用根據(jù)鑄件的形狀和尺寸制作的母模(圖2-46(a))來制造的。壓型必須有很高的精度和低的表面粗糙度值,而且型腔尺寸必須包括蠟料和鑄造合金的雙重收縮率。當鑄件精度高或大批量生產(chǎn)時,壓型一般用鋼、銅合金或鋁合金經(jīng)切削加工制成;對于小批量生產(chǎn)或鑄件精度要求不高時,可采用易熔合金(錫、鉛等組成的合金)、塑料或石膏直接向母模上澆注而成。
(2) 制造蠟模。蠟模材料常用50%石蠟和50%硬脂酸配制而成。將蠟料加熱至糊狀,在一定的壓力下壓入型腔內(nèi),待冷卻后,從壓型中取出得到一個蠟模,如圖2-46(c)所示。為提高生產(chǎn)率,常把數(shù)個蠟模熔焊在蠟棒上,成為蠟模組,如圖2-46(d)所示。
(3) 制造型殼。在蠟模組表面浸掛一層以水玻璃和石英粉配制的涂料,然后在上面撒一層較細的硅砂,并放入固化劑(如氯化銨水溶液等)中硬化。使蠟模組外面形成由多層耐火材料組成的堅硬型殼(一般為4~10層),型殼的總厚度為5~7mm,如圖2-46(e)所示。
(4) 熔化蠟模(脫蠟)。通常將帶有蠟模組的型殼放在80~90℃的熱水中,使蠟料熔化后從澆注系統(tǒng)中流出。脫模后的型殼,如圖2-46(f)所示。
(5) 型殼的焙燒。把脫蠟后的型殼放入加熱爐中,加熱到800~950℃,保溫0.5~2h,燒去型殼內(nèi)的殘蠟和水分,凈潔型腔。為使型殼強度進一步提高,可將其置于砂箱中,周圍用粗砂充填,即“造型”,如圖2-46(g)所示,然后再進行焙燒。
(6) 澆注。將型殼從焙燒爐中取出后,周圍堆放干砂,加固型殼,然后趁熱(600~700℃)澆入合金液,并凝固冷卻,如圖2-46(h)所示。
(7) 脫殼和清理。用人工或機械方法去掉型殼、切除澆冒口,清理后即得鑄件。
圖2-46 熔模鑄造的工藝過程
2. 熔模鑄造的特點和應用
熔模鑄造的特點如下。
(1) 由于鑄型精密,沒有分型面,型腔表面極光潔,故鑄件精度高、表面質量好,是少切削、無切削加工工藝的重要方法之一,其尺寸精度可達IT9~IT12,表面粗糙度Ra為6.3~1.6mm。如熔模鑄造的渦輪發(fā)動機葉片,鑄件精度已達到無加工余量的要求。
(2) 可制造形狀復雜鑄件,其最小壁厚可達0.3mm,最小鑄出孔徑為0.5mm。對由幾個零件組合成的復雜部件,可用熔模鑄造一次鑄出。
(3) 鑄造合金種類不受限制,用于高熔點和難切削合金,如高合金鋼、耐熱合金等,更具顯著的優(yōu)越性。
(4) 生產(chǎn)批量基本不受限制,既可成批、大批量生產(chǎn),又可單件、小批量生產(chǎn)。
(5) 工序繁雜,生產(chǎn)周期長,原輔材料費用比砂型鑄造高,生產(chǎn)成本較高,鑄件不宜太大、太長,一般限于25kg以下。
應用:生產(chǎn)汽輪機及燃氣輪機的葉片,泵的葉輪,切削刀具,以及飛機、汽車、拖拉機、風動工具和機床上的小型零件。