石膏型铸造

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1、石膏型铸造1 概述1.1 工艺过程石膏型精密铸造是用世纪70 年代发展起来的一种精密铸造新技术其工艺过程见图 1。图 1 石膏型精密铸造工艺过程它是将熔模组装，并固定在专供灌浆用的砂箱平板上，在真 空下把石膏浆料灌入，待浆料凝结后经干燥即可脱除熔模，再经烘干、 焙烧成为石膏型，在真空下浇注获得铸件。1.2 工艺特点1. 石膏浆料的流动性很好，又在真空下灌注成型，其充型性 优良，复模性优异，型精确、光洁。该工艺不像一般熔模精密铸造受 到涂挂工艺的限制，可灌注大型复杂铸件用型。2. 石膏型的热导率很低，充型时合金液流动保持时间长，适 宜生产薄壁复杂件。但铸型激冷作用差，当铸件壁厚差异大时，厚大 处

2、容易出现缩松、缩孔等缺陷。3. 石膏型透气性极差，铸件易形成气孔、浇不足等缺陷，应 注意合理设置浇注及排气系统。1.3 应用范围石膏型精密铸造适于生产尺寸精确，表面光洁的精密铸件， 特别适宜生产大型复杂薄壁铝合金铸件，也可用于锌、铜、金、银等 合金铸件。铸件最大尺寸达1000X2000mm、重量0.03908kg,壁厚 0.81.5mm （局部0.5mm）。石膏型精密铸造己被广泛应用于航空、 宇航、兵器、电子、船舶、仪器、计算机等行业的零件制造上。2 石膏型精密铸件工艺设计2.1 石膏型精密铸件工艺参数选择1 ） 造斜度同 熔模铸造。2 ） 加工余量（表 1）。表 1 石膏型精密铸件的加工余量

3、（ mm ）加工面最大尺寸加工余量1000.81003001.03005001.53）收缩率 熔模收缩率0.40.6 %、石膏型脱水收缩率00.5%、当金属收缩率1.11.3%时，综合线收缩率1.52.0%。2.2 浇注系统及冒口设计1. 石膏型精密铸造的浇冒系统应满足下列要求：（1）有良好的排气能力，能顺利排出型腔中气体，在顶部和 易憋气处要开设出气口。（2）要保证合金液在型腔中流动平稳，顺利充满型胶，避免 出现涡流，卷气现象。（3）合理设置冒口，保证补缩。（4）脱模时浇注系统应先蒋先，减小熔模对石膏型的膨胀力。（5）浇注系统在铸件凝固过程中应尽可能不阻碍铸件收缩， 以防止件变形和开裂。2.

4、 浇注系统类型选择一般浇注系统可分顶注、中间注、底注和阶梯注几种。对高 度大的薄壁筒形、箱形件也可用缝隙式或阶梯式浇注系统。对某些铸 件亦可采用平注和斜注。3. 内浇口位置选择石膏型表面硬度不够高、热导率小，因此内浇口一般不应直 对型壁和型芯，防止冲刷型壁和型芯，而应沿着型壁和型芯设内浇口 对复杂的薄壁件为防止件变形及裂纹，内浇口应均匀分布，避免局部 过热及浇不足缺陷。内浇口应尽可能设在铸件热节处，利于补缩。3 石膏型精铸工艺3.1 模样石膏型精密铸造用的模样主要是熔模，也可使用气化模、水 溶性模（芯）。1. 熔模模料对一般中小型铸件也可使用熔模铸造通用模料，而大中型复 杂铸件、尺寸精度和表面

5、粗糙度要求高的件则应使用石膏型精铸专用 模料。2. 水溶性模（芯）料制作复杂内腔，无法用金属芯形成时，就得使用水溶芯或水 溶石膏芯来形成内腔。常用的水溶性模料有尿素模料、无机盐模料、 羰芯等。3. 模样制作熔模压制工艺同熔模铸造。一般水溶尿素模料、无机盐模料 及水溶石膏芯都是灌注成形的。水溶性陶瓷芯一般是将各组分先混制 成可塑配料，再加压成型，经700C左右烧结后待用。3.2 石膏浆料的原材料1. 石膏天然石膏为CaSO2H 0,又称二水石膏。二水石膏有七种变42体。a型半水石膏做石膏型更为合适。除石膏种类外，影响石膏强 度的因素还有石膏的细度、水固比、水温、搅拌时间等。2. 填料为使石膏型具

6、有良好的强度，减小其收缩和裂纹倾向，需要 在石膏中加入填料。填料应有合适的熔点、耐火度，良好的化学稳定 性、合适的线膨胀率、发气量少，吸湿性小等性能，常用作填料的材 料及其性能见表 2。表 2 石膏型用填料及性能名称熔点(c)密度(g/cm3)线膨胀系数(1/ C)加入填料后石膏混合料强度(Mpa)7h烘干90c,4h 后焙烧700c,1h后硅砂17132.6512.5X10-60.51.30.2石英玻璃1700-18002.1-2.20.5 X10-6硅线石18003.253.1-4.3X10-61.52.80.65莫来石18103.08-3.155.3 X10-62.33.40.80煤矸石

7、2.43.80.86铝矶土18003.2-3.45.0 X10-62.64.60.85刚玉20453.95-4.028.4 X10-62.03.50.65氧化锆26905.737.2-10X10-6锆英24304.7-4.95.1 X10-6滑石粉波特兰水泥石棉无碱玻 璃纤维石膏：填料（W/W） 40:603. 添加剂 为提高石膏型焙烧后强度、改变石膏型凝结时间和清理性， 改变其线膨胀率等需在石膏浆料中加人添加物。3.3 石膏浆料 石膏浆料的配比及制备对石膏型及铸件质量影响很大，为此 应严格加以控制。1.生产中常用的几种石膏浆科的成分配比见表 3。表 3 几种石膏浆料成分配比（质量分数， %

8、）半水石高岭土 基料 200/300硅藻土序膏硅石粉硅砂石英玻 璃 200/300滑石水泥添加剂水号a型P型200/30070/140粉（外加）（外加）1307015023050201403303535454406055535554063070387652852若干842507.50.5542.石膏浆料的制备设备简图见图2，操作要点见表 4。图 2 浆料制备设备简图1电动机2 一动密封装置 3 一搅拌室 4搅拌浆叶 5二通阀 6灌浆室 7真空表表 4 石膏浆料的制备和操作要点工序名称操作要点加料在浆料搅拌器中现加入适量水，再边搅拌边加份料真空搅拌待份料加完后,立即合上搅拌器顶盖抽真空，并继续搅

9、拌.真空度再30s达到规定值0.050.06MPa,搅拌时间23min,搅拌机转速250350r/min.备注石膏浆料的初凝时间一般为575min,搅拌必须在初凝前结束，开始 灌注.3. 真空灌浆为提高浆料的充填能力，应在真空条件下灌浆。4. 熔模脱除和石膏型烘干5. 石膏型焙烧石膏型焙烧的主要目的是去除残留于石膏型中的模料、结晶 水以及其它发气物，同时完成石膏型中一些组成物的相变过程，使其 体积稳定。常见的焙烧工艺见图 3。焙烧炉可用天然气炉、电阻炉。图 3 石膏型焙烧工艺6.合金熔炼及浇注(1) 合金熔炼石膏型精密铸造以铝合金为主，一般适用于砂型铸造的铝合 金亦能用于石膏型精铸，其中以铝硅类合金用得最多。为获得优质的 铝铸件，一定要采用最有效的精炼除气工艺和变质处理方法。(2) 浇注工艺参数金属液的浇注温度和石膏型温度两者应合理配合，以取得优 良铸件质量，石膏型温度可控制在150300C之间，铝合金浇注温 度一般可低于其它铸造方法，控制在700C左右，对大型薄壁铸件浇 注温度可适当提高。7.铸件清整对大型复杂薄壁铝精铸件必须进行大量细致的清理、修补和 校正等工作。