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    我国精密(失蜡)铸造技 术的研究现状及浇注方法

    作者:高新铸业 日期:2019-03-29
    内容摘要:失蜡铸 造法为较古老的铸造技术之一,殷朝时 代的青铜就用此技术制造。精密铸 造技术是指以熔模精密铸造技术为主逐渐容括消失模铸造、压力铸造、金属铸造、陶资瓷型铸造、石膏型 铸造等先进铸造技术。

    失蜡铸 造法为较古老的铸造技术之一,殷朝时 代的青铜就用此技术制造。精密铸 造技术是指以熔模精密铸造技术为主逐渐容括消失模铸造、压力铸造、金属铸造、陶资瓷型铸造、石膏型 铸造等先进铸造技术。熔模铸造又称“失蜡铸造”,是用易 熔材料如蜡料制成模样,然后在 模样上包覆若干层耐火材料,待其硬化干燥后,将其中 的蜡模熔去而制成型壳,再经过焙烧,然后进 行浇注而获得铸件的一种方法,由于获 得的铸件具有较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度,故又俗称为“熔模精密铸造”。熔模精 密铸造技术适用于机车车辆、机械、汽车、船舶等 行业的精密铸件的生产。

    精密铸造工艺特点:

    1)尺寸精度高,光洁度好

    尺寸精 度较好可达到名义尺寸的5%,粗糙度水平为Ra0.8-3.2μm,从而大 大减轻了后续机械加工的工作负担。在近净 形甚至净形情况下,机械加 工几乎全部被取消。

    2)铸件的机械性能优越,成型成本低

    由于该 工艺本身的优越性和稳定性,铸件的 机械性能可以保持在较高水平上。失蜡精 密铸造特别适合于结构形状复杂的情况。合理设 计的单一铸件有时可以代替多个零件的装备,其中可 以包括普通铸造、机械加工、冲压、锻造、注塑、板金等。同时鉴 于该工艺的强大灵活性,成型显得容易,零部件 的重量可以明显减轻,从而大 大降低加工成本。此外,还非常 有利于节约和环保。

    3)广泛的材质适应性

    硅溶胶 失蜡精密铸造适合于大部分铸造合金,包括各种铸铁、碳素钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、耐热钢、镍合金、钻合金、钦合金、青铜、黄铜、铝合金等。并且其 总体加工效果比较稳定,尤其适合难于锻造、焊接、机械加工的材料。

    4)优良的生产柔性

    对于大批量、小批量、甚至单 件生产均非常适合,有时甚 至没有生产成本的区别。无需非 常复杂的机械设备,模具加 工方案也灵活多样。此外,我国的 铸造类企业和其他的研究单位还研究开发出了一些新的熔模精密铸造工艺及技术。如:多孔道 精密铸造工艺设备模具及精密铸造用易熔合金模具技术等。

    其中多 孔道精密铸造工艺设备模具是用于在超塑性和蠕变状态下大规格薄壁零部件的精密铸造的工艺技术设备。它特别 适用于航空流体动力复杂结构荷载部件的小批量生产制作。该工艺 技术设备广泛应用于航空制造、船舶制造、无线电 工业和其它机械制造工业领域。该工艺 技术设备的技术特性是设备具有通用性、模具几 何形状可以变化、成型质量较高。

    熔模铸 造具有尺寸精度高、表面质量好等优点,并且熔 模铸造是一项被广泛采用的少、无切削的先进工艺,该工艺 简单来说就是用易熔材料制成可熔性模型,采用熔 模铸造方法可大量俭省机床设备和加工工时,还能够 大幅度节约金属原材料。因此熔 模铸造在铸造领域中是一种被广泛运用的铸造方式,这种铸 造方式有效降低了成本,提高了 铸造企业的竞争力。熔模铸 造中较重要的一个步骤就是浇注成型,那么熔 模铸造有哪些常见的浇注方法呢?

    1.定向结晶

    一些熔 模铸件如涡轮机叶片、磁钢等,如果它 们的结晶组织是按一定方向排列的柱状晶,它们的 工作性能便可提高很多,所以熔 模铸造定向结晶技术正迅速地得到发展。

    2.压力下结晶

    将型壳 放在压力罐内进行浇注,结束后,立即封闭压力罐,向罐内 通入高压空气或惰性气体,使铸件在压力下凝固,以增大铸件的致密度。

    3.热型重力浇注

    这是用 得较广泛的一种浇注形式,即型壳 从焙烧炉中取出后,在高温下进行由浇注。这时金 属在型壳中冷却较慢,能在流 动性较高的情况下充填铸型,因此铸 件能很好复制型腔的形状,提高了铸件的精度。但铸件 在热型中的缓慢冷却会使晶粒粗大,这就降 低了铸件的机械性能。在浇注碳钢铸件时,冷却较 慢的铸件表面还易氧 化和脱碳,从而降 低了铸件的表面硬度、光洁度和尺寸精度。

    4.真空吸气浇注

    将型壳 放在真空浇注箱中,通过型 壳中的微小孔隙吸走型腔中的气体,使液态 金属能更好地充填型腔,复制型腔的形状,提高铸件精度,防止气孔、浇不足的缺陷。这种方法国外较常见。

    熔模铸 造的浇注是一项严格的步骤,不同的 浇注方法有着不同的特点,因此在 熔模铸造过程中要选择合适的浇注方法,铸造出好的熔具。

    一般情况下,精密铸 件尺寸精度是受铸件结构、铸件材质、制模、制壳、焙烧、浇注等 多方因素影响的,其中任 何一个环节设置、操作不 合理都会使铸件的收缩率产生变化,导致铸 件尺寸精度与要求有偏差。以下是 可造成精密铸件尺寸精度缺陷的因素:

    (1)铸件结构的影响:a.铸件壁厚,收缩率大,铸件壁薄,收缩率小。b.自由收缩率大,阻碍收缩率小。

    (2)铸件材质的影响:a.材料中含碳量越高,线收缩率越小,含碳量越低,线收缩率越大。b.常见材 质的铸造收缩率如下:铸造收缩率K=(LM-LJ)/LJ×100%,LM为型腔尺寸,LJ为铸件尺寸。K受以下因素的影响:蜡模K1、铸件结构K2、合金种类K3、浇注温度K4。

    (3)制模对 铸件线收缩率的影响:a.射蜡温度、射蜡压力、保压时 间对熔模尺寸的影响以射蜡温度较明显,其次为射蜡压力,保压时 间在保证熔模成型后对熔模较终尺寸的影响很小。b.蜡(模)料的线收缩率约为0.9-1.1%。c.熔模存放时,将进一步产生收缩,其收缩 值约为总收缩量的10%,但当存放12小时后,熔模尺寸基本稳定。d.蜡模径 向收缩率仅为长度方向收缩率的30-40%,射蜡温 度对自由收缩率的影响远远大于对受阻收缩率的影响(较佳射蜡温度为57-59℃,温度越高收缩越大)。

    (4)制壳材料的影响:采用锆英砂、锆英粉、上店砂、上店粉,因其膨胀系数小,仅为4.6×10-6/℃,因此可以忽略不计。

    (5)型壳焙烧的影响:由于型 壳的膨胀系数小,当型壳温度为1150℃时,仅为0.053%,因此也可以忽略不计。

    (6)浇铸温度的影响:浇注温度越高,收缩率越大,浇注温度低,收缩率越小,因此浇注温度应适当。


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