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1、第二讲 模料和制模技术 主讲人 陈 冰 (北京航空航天大学 教授) 邮编:100083 电话:010-82313235 E-mail:Chenb803 主要内容 一. 模料的基本要求 二. 模料常用原材料 三. 模料分类和特点 制模设备 制模工艺 六. 模料回收和再生 一模料的基本要求 l热物理性能 l力学性能 l工艺性能 (1)热物理性能: * 熔化温度 常用熔点、滴点、环 球软化点等多种方法来衡量。 熔点测定法(冷却曲线 法) 几种模料原材料的冷却曲线 滴点测定法 软化点测定法(环 球法) (1)热物理性能: * 熔化温度 常用熔点、滴点、环 球软化点等多种方法来衡量。 * 热膨胀 有线膨
2、胀和体膨胀二种 不同的表现形式，常用线收缩率、体 膨胀率来衡量。 收缩率测定法(1) 收缩率测定法(2) 收缩率测定法3 (欧盟标准) (1)热物理性能: * 熔化温度 常用熔点、滴点、环球软 化点等多种方法来衡量。 * 热膨胀 有线膨胀和体膨胀二种不同 的表现形式，常用线收缩率、体膨胀率来衡 量。 * 耐热性 指模料承受较高环境温度而 不变形的能力。常用热变形量或软化点来衡 量耐热性。 热变形量测定法 (2)力学性能： 强度 模料强度通常以抗弯强度(断 裂模量)来衡量； 强度测定法 (2)力学性能： 强度 模料强度通常以抗弯强度(断 裂模量)来衡量； 硬度 硬度以针入度标准针在 设定载荷(1
3、00g)作用下，在规定时间 (5s)刺入模料表面的深度(以0.1mm为 单位)来衡量； (3)工艺性能： l粘度 指模料在液态下(例如99)的粘 度； (3)工艺性能： l粘度 指模料在液态下(例如99)的粘度； l流动性 指模料压注状态(通常为膏态)充 填压型型腔的能力； (3)工艺性能： l粘度 指模料在液态下(例如99)的粘 度； l流动性 指模料压注状态(通常为膏态 )充填压型型腔的能力； l灰分 指模料经高温(900以上)焙烧 后的残灰含量。 其他： 价钱钱便宜，无污污染、无毒害等 新蜡 旧蜡 模料中的灰分 一模料的基本要求 l热物理性能:* 熔化温度和凝固温度区间 * 热膨胀（线收
4、缩率、体收缩率 ） * 耐热性（热变形量） l力学性能： * 强度 * 硬度（针入度） * 脆性 l工艺性能： * 粘度 * 流动性 * 灰分等 l其他： 二模料常用原材 料 分类 化学成分 晶体结构 分类: 蜡质类 树脂类 高分子聚合物类 1) 蜡质类: 在常温下为不透明或半透明的固 体，有固定的熔点或狭窄的凝固温度区间， 熔化后粘度较小，常分为: 矿物蜡(石蜡、微晶蜡、地蜡、褐煤蜡 等) 动植物蜡(蜂蜡、虫白蜡、棕榈蜡等) 人造蜡(硬脂酸) 2) 树脂类 指非晶态有机物，在常温下为 透明的脆性固体，没有固定的熔 点，熔融后粘度较大。例如松香 、改性松香和其他天然或人造树 脂。 3) 高分子
5、聚合物(高聚物) 熔模铸造中所用的主要是聚烯烃 ，例如 聚乙烯、EVA、聚苯乙烯等， 其性能比蜡强韧，熔融后粘度大。 2. 化学成分 从化学成分角度可将上述原材料 分为三类： l烷烃（如石蜡、地蜡、微晶 蜡、聚烯烃等） l脂肪酸（如硬脂酸、松香、 聚合松香等） l酯（如动物植物蜡、褐煤蜡 、改性松香等） 3. 晶体结构 从晶体结构角度模料原材料 也可分为 三类： l晶态（如石蜡、虫白蜡、蜂蜡、硬 脂酸） l微晶态（如地蜡、微晶蜡、褐煤蜡 ） l非晶态（如各种树脂，包括松香、 改性松香等） 地蜡 石蜡 石蜡 非晶态材料 使用时要特别注意: 产品标准 规格 入厂复验 二模料常用原材料 分类: 蜡、
6、树脂、高聚物； 化学成分: 烷烃、脂肪酸、酯； 晶体结构: 晶体、非晶体、微晶 体 三. 模料分类及特点 1. 国产模料 鉴于我国精铸工业发展的 历史和传统，模料生产的商品化、专业化程 度较低，模料的品种和规格都相对简单，通 常分为以下四种类型: 蜡基模料 树脂基模料 填料模料 水溶性模料 蜡基模料：以石蜡硬脂酸， 石蜡聚烯烃为代表。此类模料一 般成分比较简单，成本较低，便于 脱蜡和回收，但制成蜡模的质量和 尺寸稳定性较差，多用于铸件质量 要求较低的民用产品。 2) 树脂基模料： 以松香和改性松香基为代 表。此类模料一般成分比较复 杂，成本较高，但制成蜡模的 质量和尺寸稳定性较好，多用 于铸件
7、质量要求较高的军用或 商用精铸件。 3) 填料模料： 在模料本体中均匀混入一定数 量(20%40%)与之不相溶的填料(例 如固体粉末或水等)。其主要作用是 减小蜡模收缩和缩陷。 4) 水溶性模料： 由遇水溶解或溃散的材料制成的 模料，主要用来成形蜡模的内腔和孔洞 。有尿素基和聚乙二醇基二种，前者价 格便宜，但效果较差，后者较贵，但效 果好。 模样蜡（型蜡） 浇道蜡 水溶蜡 粘结蜡 修补蜡 样件蜡(Protowax) 2国外模料 商品化、专业化程度高，品种多, 规 格全，通常有以下类型: 模样蜡（型蜡） 也就是制作蜡模的模料，又分为填料蜡和 无填料蜡二种。 l 浇道蜡: 专门用来制作浇道的模料。
8、其特点是 熔点较低、粘度小。脱蜡时能快速流出或 渗入型壳中，从而减轻了蜡模膨胀对型壳 产生的压力，缓解了型壳开裂的问题。 水溶蜡 尿素基 制作 要求一般而形 状简单的型芯 聚乙二醇为基 制作要求较高 而形状复杂的 型芯 粘结蜡 组合模组时将需要连接处 涂上这种蜡后便可相互粘结起来 在室温下就柔软而具有可塑性， 专门用来填补蜡模、浇道表面或蜡模 浇道接合处的缝隙、孔洞或修饰表 面的针孔、流线等缺陷。 修补蜡 样件蜡(Protowax) 这种模料不但强韧，还具有优 良的切削加工性能。能经受机械加工 过程中必须的装卡、夹持和切削，可 以用切削加工方法制作单件或少量蜡 模，因为无需制作压型，所以成本大
9、 幅度下降。 2国外模料 模样蜡（型蜡）无填料蜡 填料蜡 浇道蜡 注射成形蜡 挤压成形蜡 蜡型材 水溶蜡 粘结蜡 修补蜡 样件蜡(Protowax) 四制模设备 气压压蜡机（含气力式和气 动式） 液压压蜡机 一般认为气压设备结构较简 单，价格便宜，但压力小(1MPa)， 结构紧凑，主要适用于树脂基模料。 气压压蜡机 气力式压蜡机 气压压蜡 机 气动式压蜡 机 液压压蜡机 四柱双工位压蜡机 液压压蜡机 免换蜡缸压蜡机 台湾亿营射蜡机 HOWMET-TEMPCRAFT. 压蜡机 MPI微机实时控制 全自动压蜡机 微机 MPI全自动压蜡机 机械手取模 五. 制模工艺 蜡膏制备 制模工艺参数及其对蜡模
10、质量 的影响 几种典型蜡模缺陷 1. 蜡膏制备 1) 蜡基模料制备方法 要点 蜡液+蜡屑-快速搅拌-保 温静置 2) 树脂基模料制备方 法要点 蜡液长期保温静置(适用于 小容积蜡缸); 蜡液在设定温度下慢速搅 拌 (适用于大容积蜡缸) 。 2.制模工艺参数及其对蜡模 质量的影响 1) 压蜡温度 2) 压注压力 3) 充型速度 4) 压型温度 5) 压注时间 1) 压蜡温度 控制模料流动充 型性能，影响蜡模表面质量和 缩陷。 2) 压注压力 控制模料充型速度, 补缩和压实程度，影响蜡模表面 质量和缩陷。 3) 充型速度 直接影响蜡模表面质 量。 注意区分充型速度和 注蜡口处蜡膏流速。 注蜡口模料
11、流速 1 m/s 注蜡口模料流速: 上- 1.4 m/s 下- 0.4 m/s 正确控制上述工艺参数的最终结果 是获得温度合适、状态均匀的膏流。 4) 压型温度 影响蜡模表面质量、缩陷和 裂纹。 (5) 压注时间是充型、压实和保持时间之 总和。影响蜡模表面缩陷和裂纹。 3. 几种典型蜡模缺陷 六模料回收和再生 蜡基模料的回收处理 2.树脂基模料的回收处 理 3.模料再生 1. 蜡基模料(石蜡硬脂酸)的 回收处理 目的: 除水、除尘、还原皂化 物 方法:* 酸处理还原皂化物 * 沉降分离和过滤以去 除水分和粉尘 预防模料变质的措施 :关键是 防止硬脂酸皂化和防止模料过热 2. 树脂基模料的回收
12、处理 目的: 除水、除尘 方法: 静置沉降分离，蒸 发除水过滤和离心分离，真空技术的 应用（如真空抽滤、真空脱水） 预防模料变质的措施 : 关 键是防止模料过热 3. 模料再生 在回收旧蜡中加入适量新的原 材料，使其性能经严格检测达到标准 规定的要求。由此所得产品称为再生 蜡。通常必须检测以下4 项性能: 线收缩率 灰分 软化点 针入度 主要内容 一. 模料的基本要求 二. 模料常用原材料 三. 模料分类和特点 制模设备 制模工艺 六. 模料回收和再生 本讲结束 谢谢各位 再 见 最近新书 美、欧精铸技术发展十年回眸 蜡模缺陷和预防 陈冰 著 美国太平洋贸易发展公司北京办事处发行 购书热线电话：01068411974，联系人：高瑞雪、刘璐 熔模铸造缺陷分析及对策 陈冰 编著 王义虎审校 泰州金鼎精铸公司发行 （江苏省姜堰市白米镇，邮编: 225505） 购书热线电话：05238338702， 联系人：丁艳萍
