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熔模铸造的制造工艺与组装

2018-12-05 09:10:48

熔模铸造通常是指在易熔材料制成模样,在模样表面包覆若干层耐火材料制成型壳,再将模样熔化排出型壳,从而获得无分型面的铸型,经高温焙烧后即可填砂浇注的铸造方案。由于模样广泛采用蜡质材料来制造,故常将熔模铸造称为“失蜡铸造”。

可用熔模铸造法生产的合金种类有碳素钢、合金钢、耐热合金、不锈钢、精密合金、永磁合金、轴承合金、铜合金、铝合金、钛合金和球墨铸铁等。

熔模铸件的形状一般都比较复杂,铸件上可铸出孔的最小直径可达0.5mm,铸件的最小壁厚为0.3mm。在生产中可将一些原来由几个零件组合而成的部件,通过改变零件的结构,设计成为整体零件而直接由熔模铸造铸出,以节省加工工时和金属材料的消耗,使零件结构更为合理。

熔模铸件的重量大多为零点几十牛(从几克到十几千克,一般不超过25千克),太重的铸件用熔模铸造法生产较为麻烦。

熔模铸造工艺过程较复杂,且不易控制,使用和消耗的材料较贵,故它适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件,如涡轮发动机的叶片等。

生产中大多采用压力把糊状模料压入压型的方法制造熔模。压制熔模之前,需先在压型表面涂薄层分型剂,以便从压型中取出熔模。压制蜡基模料时,分型剂可为机油、松节油等;压制树脂基模料时,常用麻油和酒精的混合液或硅油作分型剂。分型剂层越薄越好,使熔模能更好地复制压型的表面,提高熔模的表面光洁度。压制熔模的方法有三种,柱塞加压法、气压法和活塞加压法。

熔模的组装是把形成铸件的熔模和形成浇冒口系统的熔模组合在一起,主要有两种方法:

1.焊接法用薄片状的烙铁,将熔模的连接部位熔化,使熔模焊在一起。此法较普遍。

2.机械组装法在大量生产小型熔模铸件时,国外已广泛采有机械组装法组合模组,采用此种模组可使模组组合和效率大大提高,工作条件也得到了改善。

配制模料的目的是将组成模料的各种原材料混合成均匀的一体,并使模料的状态符合压制熔模的要求。

配制时主要用加热的方法使各种原材料熔化混合成一体,而后在冷却情况下,将模料剧烈搅拌,使模料成为糊膏状态供压制熔模用。有时也有将模料熔化为液体直接浇注熔模的情况。

使用树脂基模料时,由于对熔模的质量要求高,大多用新材料配制模料压制铸件的熔模。而脱模后回收的模料,在重熔过滤后用来制作浇冒口系统的熔模。

使用蜡基模料时,脱模后所得的模料可以回收,再用来制造新的熔模。可是在循环使用时,模料的性能会变坏,脆性增大,灰分增多,流动性下降,收缩率增加,颜色由白变褐,这些主要与模料中硬脂酸的变质有关。因此,为了尽可能地恢复旧模料的原有性能,就要从旧模料中除去皂盐,常用的方法有盐酸(硫酸)处理法,活性白土处理法和电解回收法。

熔模铸件尺寸精度较高,一般可达CT4-6(砂型铸造为CT10~13,压铸为CT5~7),当然由于熔模铸造的工艺过程复杂,影响铸件尺寸精度的因素较多,例如模料的收缩、熔模的变形、型壳在加热和冷却过程中的线量变化、合金的收缩率以及在凝固过程中铸件的变形等,所以普通熔模铸件的尺寸精度虽然较高,但其一致性仍需提高(采用中、高温蜡料的铸件尺寸一致性要提高很多)。

压制熔模时,采用型腔表面光洁度高的压型,因此,熔模的表面光洁度也比较高。此外,型壳由耐高温的特殊粘结剂和耐火材料配制成的耐火涂料涂挂在熔模上而制成,与熔融金属直接接触的型腔内表面光洁度高。所以,熔模铸件的表面光洁度比一般铸造件的高,一般可达Ra.1.6~3.2μm。

熔模铸造最大的优点就是由于熔模铸件有着很高的尺寸精度和表面光洁度,所以可减少机械加工工作,只是在零件上要求较高的部位留少许加工余量即可,甚至某些铸件只留打磨、抛光余量,不必机械加工即可使用。由此可见,采用熔模铸造方法可大量节省机床设备和加工工时,大幅度节约金属原材料。

熔模铸造方法的另一优点是,它可以铸造各种合金的复杂的铸件,特别可以铸造高温合金铸件。如喷气式发动机的叶片,其流线型外廓与冷却用内腔,用机械加工工艺几乎无法形成。用熔模铸造工艺生产不仅可以做到批量生产,保证了铸件的一致性,而且避免了机械加工后残留刀纹的应力集中。