熔模铸造,目 录,1、熔模铸造概念 2、熔模铸造工艺特点 3、熔模铸造工艺流程,4、熔模铸造工艺应用范围 5、熔模铸造工艺发展趋势 6、铸件常见缺陷分析,一、熔模铸造概念,熔模铸造又称“失蜡铸造”，通常是在蜡模表面涂上数层耐火材料，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表面光洁度，故又称“熔模精密铸造”二、熔模铸造工艺特点,使用可熔（溶）性一次模和一次型（芯）：使用整体蜡模和整体型腔，不用开型起模；流体制壳：使用涂料与砂粘结制壳，涂层对蜡模复印性好；热壳浇注：热壳下浇注，金属液充型性好铸件尺寸精度高，表面粗糙度值小：尺寸CT4-6级，表面粗糙度Ra3.2-12.5；可铸造形状复杂的铸件：典型空心叶片，应用于铸件轻量化技术；合金材料不受限制：各种合金材料均可 生产灵活性高、适应性强：由于工装的灵活性，相应生产不受批量的限制A、优势,铸件尺寸不能太大：铸件重量最大可做到1000Kg，超出重量铸件难度较大；工艺过程复杂，生产周期长：影响铸件质量因素太多，工序质量控制难度增大；铸件冷却速度较慢：导致铸件晶粒粗大，碳钢件易脱碳。
B、劣势,三、熔模铸造工艺流程,3.1、制造工艺流程,3.2、制造工艺流程示意图,熔模铸造过程示意图,3.3、工序介绍,模具示意图,3.3.1、模具制造,熔模铸造模具又称压型，含分型面、型腔、型芯、顶模机构、锁紧机构等3.3.2、制模,A、常用蜡料,压型主要有自由浇注和压铸两种压制前在压型表面涂薄层分型剂：压制蜡基模料时，分型剂为机油、松节油等；压制树脂基模料时，蓖麻油和酒精混合液或硅油压制熔模的方法有三种：,气压法 活塞加压法 柱塞法,2、熔模的组装 焊接法 粘结法 机械组装法 3、制模机械化 （1）压蜡机 （2）压铸生产线,3.3.4、制壳,A、制壳材料,硅溶胶制壳工艺没有化学硬化， 干燥脱水,B、制壳操作流程,3.3.5、脱蜡,脱蜡时注意事项：,A、脱蜡是模型蜡从模壳中脱出形成型腔的过程，脱蜡前模壳存在时间不低于24h； B、脱蜡方法：热水法和高压蒸气法,清理浇口杯顶残砂：防止浮砂落入型腔；加入补充硬化剂：热水脱蜡时加入1%盐酸，型壳得到补充硬化，并可防止蜡料皂化；脱蜡水严禁沸腾：防止将槽底的砂粒翻起进入型腔；脱蜡后的型壳禁止杯口向上放置：防止脏物落入型腔。
槽液定期清理与更换C、蜡料回收,蜡基模料：去除皂化物 方法（1）酸处理法 加水----通蒸气+加盐酸----[酸+盐（水溶性盐）]-----皂化物颗粒消失------静置（杂质下沉）分离（2）电解处理法,电解法处理模料装置示意图 1-碳精棒 2-耐酸槽 3-回收模料 4-电解液 5-铝板,（3）活性白土处理法主要是利用膨润土具有大的吸附能力，将模料中经酸处理后所形成的盐类及其它杂质吸附在它的周围并凝聚沉淀，使蜡料得到净化3.3.6 型壳焙烧,目的：去除型壳中的水分、残余蜡料、皂化物等，使之具有低发气量和良好透气性，同时减少液态合金与型壳的温差，提高充型能力 焙烧炉类型：型壳焙烧宜采用油炉、煤气炉或电阻炉而燃煤反射炉由于温度分布不均匀，灰尘较多,而且污染环境故不宜采用 型壳焙烧温度：型壳适宜的焙烧温度应为850----980℃，保温时间0.5-2h3.3.7、浇注,溶模铸常用浇注方法：重力浇注、真空吸注、离心浇注、调压浇注、低压浇注；浇注工艺参数对质量的影响 浇注温度、浇注速度、型壳温度、铸件凝固冷却速度,3.3.8 脱壳、落件、磨浇口,3.3.9、铸件热处理,A、铸钢件热处理,B、球铁热处理,3.3.10、后处理,A、抛丸,目的：清除铸件表面残砂、氧化皮；抛丸设备：滚筒式、橡胶履带式、转台式、吊钩式等；原理：叶轮高速旋转，将钢丸抛向铸件，以弹丸的动能打击铸件；抛丸机构成：抛丸器、弹丸循环系统、铸件运载装置、清理室、除尘系统,B、精整,C、矫正,矫正后检验： 尺寸或形状位置偏差符合要求； 表面探伤，不允许存在裂纹。
3.3.11、探伤、防锈,A、探伤,B、防锈,目的：保证铸件库存状态不锈蚀； 方法：防锈液浸入法3.3.12、品质检查,A、外观质量,标准：Q/DFLCM0108-2006熔模精密铸件技术条件,B、内在质量,C、其它要求,3.3.13、成品入库或下工序,成品（不需加工）：按标准包装要求，定箱入库；半成品（需后序加工）：装箱发下序加工,四、熔模铸造应用范围,从产品类别来看，熔模精密铸件主要分为两大类：军工、航空类产品与商品类产品前者质量要求高，后者质量不如前者随着冷战时代的结束，各国军工产品大幅度减少，但民航、大型电站及工业涡轮发动机的发展，使得军工、航空类产品所占比例变化不大现在熔模铸造除用于航空、军工部门外，几乎应用于所有工业部门，如电子、石油、化工、能源、交通运输、轻功、纺织、制药、医疗器械等领域五、熔模铸造工艺发展趋势,1、更大更薄：目前，熔模铸造生产的精密铸件，最大轮廓尺寸可达1.8m，而最小壁厚却不到2mm，最大铸件重量接近1000kg2、更精：熔模铸件已经越来越精确，在ISO标准中的一般线性尺寸公差是CT4－6级，特殊线性尺寸公差高的可大CT3级，而熔模铸件表面粗糙度值也越来越小，可达到Ra0.8um。
3、更强：由于材质的改进和工艺技术的进步使得铸件的性能越来越好如飞机发动机用的涡轮叶片工作温度由980℃提高到1200℃；热等静压技术的应用使得熔模铸造生产的镍基高温合金、钛合金和铝合金的高温低周波疲劳性能提高3～10倍1) 模料及制模工艺对铸件尺寸的影响 熔模尺寸偏差主要由于制模工艺不稳定而造成的，如合型力大小、压蜡温度（压蜡温度越高，熔模线收缩率越大）、压注压力（压注压力越大，熔模线收缩率越小）、保压时间（保压时间越长其收缩越小）、压型温度（压型温度越高，线收缩也越大）、开型时间、冷却方式、室温等因素波动而造成熔模尺寸偏差2) 制壳材料及工艺对铸件尺寸的影响 型壳热膨胀影响着铸件尺寸而型壳热膨胀又和制壳材料 及工艺有关六、熔模铸造件常见缺陷分析,6.1 铸件尺寸超差,3) 浇注条件对铸件尺寸的影响浇注时型壳温度、金属液浇注温度、铸件在型壳中的位置等均会影响铸件尺寸为防止铸件尺寸超差，应对影响铸件尺寸精度的众多因素都加以重视，严格控制原材料质量及工艺，以稳定铸件尺寸1) 影响熔模表面粗糙度的因素熔模表面粗糙度与所有压型表面粗糙度、压制方式（糊状模料压制或液态模料压制）和压制工艺参数选择有关。
2) 影响型壳表面粗糙度的因素 （1）涂料不能很好地与熔模润湿 （2）面层涂料粉液比低、型壳表面不致密 （3） 影响金属液精确复型的因素 金属液复印型壳工作表面细节的能力，即充型能力；在此简称为“复型”能力为使金属液能精确复型，就必须有足够高的型壳温度和金属液浇注温度，并保证金属液有足够的压力头 提高型壳温度对改善金属液流动能力、复型能力均有良好效果，故型壳温度是应当予以重视的因素熔模铸造铸钢件用硅溶胶型壳，其焙烧温度达1150-1175℃，型壳出炉后迅速浇注，使铸件轮廓清晰，表面粗糙度低6.2 铸件表面粗糙,（4） 其它影响表面粗糙度的因素 铸件表面氧化、铸件清理等 影响熔模铸件表面粗糙度的因素很多，要执行从原材料、压型到清理一整套严格工艺措施才能降低铸件表面粗糙度A1、特征：铸件表面上粘附一层金属与型壳的化合物或型壳材料又分为：机械、化学粘砂两类 A2、形成原因：2Fe+O2=2Fe 2FeO+SiO2=2FeOSiO2(硅酸亚铁) 2Mn+O2=2MnO,6.3 铸件表面缺陷,A、粘砂,A3、防止措施严格控制面层涂料及撒砂中的杂质含量，特别是Fe2O3含量 ② 正确选择型壳耐火材料，做高锰钢和高温合金钢铸件时，面层涂料、撒砂应选用中性耐火材料为宜，如电熔钢玉或锆英砂粉等。
③ 合金在熔炼及浇注时，应尽可能避免金属液氧化并充分脱氧、除气④ 在可能的条件下，适当降低金属液浇注温度，薄壁件以提高型壳温度，尽量做到出壳后马上浇注为宜⑤ 改进浇注系统，改善型壳散热条件，防止局部过热B、夹砂、鼠尾,B1、特征： 夹砂 — 铸件表面局部呈翘舌状金属疤块， 金属疤块与铸件间夹 有片状型壳层（砂），又称结疤夹砂 鼠尾 — 铸件表面呈现条纹状沟痕夹砂鼠 尾是熔模铸造中常见的表面缺陷， 常出现在铸件大平面或过热处B2、形成原因: 型壳分层，主要有以下几种情况:① 面层涂料撒砂后干燥、硬化不良② 面层撒砂太细，过度层撒砂太粗，造成过度层与面层结合不好及砂中粉尘太多③ 涂下层时，上层存在浮砂未清除④ 涂料粘度过大，涂料流动性不好，产生局部堆积造成硬化不良⑤ 残余硬化液作用在下层涂料上，使涂料两面硬化，但两面都硬化不透，使涂料本身形成未硬化的夹层B3、防止措施:① 面层型壳充分干燥，硬化② 降低第二层涂料粘度,防止面涂料堆积③ 面层撒砂不易过细，层间撒砂粒度差不易过于悬殊④ 砂中粉尘含量及含水量要尽量小，并注意涂料前的浮砂去除 ⑤ 型壳过湿不宜高温入炉焙烧 ⑥ 尽量避免铸件的大平面结构平面向上或平面浇注。
⑦ 必要时，在大平面结构的铸件上加设工艺筋、工艺孔，防止型壳分层导致铸件产生此类缺陷C1、特征：铸件表面上有许多密集的圆形浅洼斑点称麻点缺陷C、麻点,C2、形成原因：麻点是金属液中氧化物与型壳材料中氧化物发生化学反应形成的经光谱分析,缺陷处金属中硅含量增加，而锰含量极少,熔渣的岩相分析表明，熔渣中含有硅酸铁，硅酸锰及硅酸钴等氧化物另外，金属液温度过高，浇注过程中产生二次氧化,或在氧化气氛中凝固，也会造成铸件产生麻点缺陷C3、 防止措施：①严格控制面层耐火材料中杂质含量，特别是Fe2O3等氧化含量② 防止和减少金属氧化，尽量采用快速熔化，并对金属液进行充分的脱氧 ③ 提高型壳焙烧温度，适当降低浇注温度，型壳浇注时要尽量保证型壳温度高，做到快出快浇④ 采取浇注后在还原性气氛中凝固，如浇注后马上撒些废蜡或废机油等碳氢化合物并加罩密封，使其造成在还原性气氛中凝固D1、 特征：铸件表面局部出现鼓胀现象D、鼓胀,D2、 形成原因：型壳的常温强度或高温强度太低，在型壳脱蜡时，型壳受蜡料膨胀而蜡料不能及时排出使局部膨胀变形；或在浇注时，型壳受高温金属液作用而变形,造成铸件局部出现鼓胀造成型壳常温强度及高温强度不高的主要原因与粘结剂种类、耐火材料种类及质量和制壳工艺等因素有关。
D3、防止措施： ① 严格控制耐火材料的质量,使用杂质含量低的耐火材料 ② 选用适宜粘结剂,提高型壳高温强度 ③ 根据铸件大小、形状正确选择型壳层数，件大时适当增加制壳层数根据制壳工艺，保证型壳制造时的涂挂撒砂均匀，及干燥、硬化效果 ⑤ 适当提高脱蜡介质浓度及温度，缩短脱蜡时间 ⑥ 适当降低浇注温度，必要时采用磌砂浇注 ⑦ 对大平面易产生膨胀的部位加设工艺筋或工艺孔E1、特征：铸件表面上有分散或密集的微小突刺，称为金属刺（或毛刺)E、金属刺（毛刺）,E2、形成原因：型壳面层不致密,有很多孔洞缺陷，浇注时金属液进入型壳孔洞造成金属刺缺陷造成型壳表面不致密产生孔洞的原因： ① 面层涂料粘度过低，粉液比太低造成型壳表面孔洞多,不致密 ② 水玻璃型壳表面蚁孔所致蚁孔形成的原因是由于水玻璃涂料同模料的润湿角大于水玻璃涂料对耐火材料的润湿角，也就是说耐火材料对涂料的润湿性比模料好，使涂料局部脱离开蜡模表面，从而在型壳表面形成一些单个或密集的小孔洞，孔洞形状不规律，外口大里口小 ③ 水玻璃型壳表面存在蠕虫孔所致孔洞呈单个或断续的，似蠕虫状，形成于硬化过程，多见于型壳大平面上当面层涂料粉液比过低时，涂料中的粉料倾向于形成团絮状，导致水玻璃在型壳表面成断续的网状分布，硬化时水玻璃产生的胶凝收缩受到阻碍，沿粉料团絮周围的水玻璃网膜裂开, 型壳表面形成断续的蠕虫状孔洞。