1、HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY材料科学与工程学院华中科技大学HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY授课教师： 董选普教授 吕书林 博士 主要主要内容内容v低压铸造低压铸造v差压铸造差压铸造v压力铸造压力铸造v离心铸造离心铸造v熔熔模铸造模铸造 v消失模铸造消失模铸造 n熔模铸造又称为失蜡铸造，熔模铸造的历史可以追溯到4000年以前，最早起源于埃及、中国和印度，在我国的出土文物中发现在公元前2500年以前，我们的祖先就能用熔模铸造的方式生产各种铜器皿、钟鼎及艺术品。n现代熔模铸造工艺是在20世
2、纪初期开始形成，最初用于制牙及珠宝饰业。第二次世界大战期间，由于国防、航空工业发展的需要，英、美等国首先采用熔模精密铸造方法，生产喷气涡轮发动机叶片等形状复杂、尺寸精确、表面质量要求很高且不易机械加工的铸件。 1、熔模精密铸造的发展历史2、熔模铸造工艺特点n 由于熔模铸造采用了尺寸精确、表面光滑的可溶性模，而获得了几乎无分型面的整体型壳，且无一般铸造方法中的起模、下芯、和型等工序所带来的尺寸误差。熔模铸件的棱角清晰、尺寸精度可达到0.005cm/cm，表面粗糙度可达Ra1.25um。因此采用熔模铸件可大量减少金属切削加工工作量或实现无余量铸造。熔模铸造可以铸出结构、形状复杂，并难以用其它方法加
3、工的铸件，如叶轮、空心叶片等，也能铸造壁厚仅为0.5mm、铸出孔最小直径达1mm以下，重量小至1g的薄壁铸件及小铸件，还可以将原来由许多零件组合、焊接的部件进行整铸。2、熔模铸造工艺特点陶瓷增强铝基复合材料的熔模铸件汽轮机四级导流器扇段3、熔模铸造工艺流程制模制壳脱蜡焙烧浇注清理3、熔模铸造工艺流程举例3、熔模铸造工艺流程模具示意图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。蜡料蜡基模料：石蜡+硬脂酸树脂基蜡料3、熔模铸造工艺流程3、熔模铸造工艺流程3、熔模铸造工艺流程3、熔模铸造工艺流程粘结剂耐火材料与粘结剂对应工艺水玻璃硅砂刚玉莫来石高岭石锆砂水玻璃工艺硅酸乙酯硅酸乙
4、酯工艺硅溶胶硅溶胶工艺3、熔模铸造工艺流程硅溶胶制壳工艺没有化学硬化，干燥脱水工艺种类粘结剂硬化剂应用硅溶胶工艺硅溶胶无表面及精度较高产品水玻璃工艺水玻璃结晶硬化铝表面及精度较低产品复合制壳工艺硅溶胶+水玻璃结晶硬化铝接近硅溶胶工艺产品序号序号工艺参数工艺参数粘接剂粘接剂粉料粉料砂砂涂料粘度涂料粘度风干温度风干温度风干时间风干时间硬化时间硬化时间表面层表面层硅溶胶硅溶胶精制石英粉精制石英粉(320(320目目) )精制石英砂精制石英砂(40-100(40-100目目) )粘度粘度60-6560-65S S2424226-76-7小时小时二层二层硅溶胶硅溶胶精制石英粉精制石英粉(320(320目
5、目) )莫来石砂莫来石砂(30-60(30-60目目) )粘度粘度18-2218-22S S2424228-98-9小时小时加固一层加固一层水玻璃水玻璃高铝合成粉高铝合成粉(200(200目目) )莫来石砂莫来石砂(16-30(16-30目目) )粘度粘度8-108-10S S30-4030-4020-2520-25分钟分钟18-2018-20分钟分钟加固二层加固二层水玻璃水玻璃高铝合成粉高铝合成粉(200(200目目) )莫来石砂莫来石砂(10-20(10-20目目) )粘度粘度12-1412-14S S30-4030-4020-2520-25分钟分钟18-2018-20分钟分钟加固三层加固
6、三层水玻璃水玻璃高铝合成粉高铝合成粉(200(200目目) )莫来石砂莫来石砂(10-20(10-20目目) )粘度粘度16-2616-26S S30-4030-4020-2520-25分钟分钟18-2018-20分钟分钟加固四层加固四层水玻璃水玻璃高铝合成粉高铝合成粉(200(200目目) )莫来石砂莫来石砂(10-20(10-20目目) )粘度粘度16-2616-26S S30-4030-4020-2520-25分钟分钟18-2018-20分钟分钟3、熔模铸造工艺流程3、熔模铸造工艺流程机器人制壳人工制壳3、熔模铸造工艺流程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
7、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。3、熔模铸造工艺流程C、蜡料回收，蜡基模料：去除皂化物方法：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l 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。l 焙烧炉类型：型壳焙烧宜采用油炉、煤气炉或电阻炉。而
8、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。l 型壳焙烧温度：型壳适宜的焙烧温度应为850-980，保温时间0.5-2h。3、熔模铸造工艺流程目的工艺方法目的工艺方法浇注金属重力浇注、真空吸注、离心浇注、调压浇注、低压浇注脱除型壳振动脱壳磨除铸件上的浇冒口余根砂轮机磨削电液压清砂砂带磨床磨削 高压水力清砂清除铸件表面/内腔的粘砂和氧化皮抛丸清理 切除浇冒口和工艺筋砂轮切割喷砂清理压力切割或手工敲击化学清砂 气割电化学清砂锯床切割清除铸件表面毛刺铸瘤风动磨头磨光碳弧气刨切割风动异形旋转锉切削阳极切割等离子切割3、熔模铸造工艺流程4、熔模铸造 充填 补缩 排蜡 配热 其它确保充
9、填保证补缩避免产生裂纹减少内应力和变形方便制壳排蜡通畅提高工艺出品率4、熔模铸造 （ 顶注式底注式4、熔模铸造 （ 侧注式复合式4、熔模铸造（2） 按结构组成分类 单一直浇道带补缩节的直浇道4、熔模铸造（2） 按结构组成分类 过渡直浇道之一多道直浇道4、熔模铸造（2） 按结构组成分类 空心直浇道单一横直浇道4、熔模铸造（2） 按结构组成分类 圆板横浇道 圆环横浇道4、熔模铸造（2） 按结构组成分类 冒口式浇道5、熔 模 铸 造 典 型 零 件5、熔 模 铸 造 典 型 零 件定向凝固叶片(中): 飞机发动机用叶片，利用定向凝固技术，使叶片结晶为定向柱晶; 单晶叶片(右): 飞机发动机用叶片，利
10、用单晶技术铸造，使叶片为单晶5、熔 模 铸 造 典 型 零 件5、熔 模 铸 造 典 型 零 件 摩托车车架换向接头: 用整体熔模铸件代替13个组装成的摩托车车架换向接头，大大减少了焊接、矫直工作，使铸件尺寸更为精确5、熔 模 铸 造 典 型 零 件工业涡轮叶片: GE发电机的MS9001 FA工业涡轮一级叶片（左边）和二级叶片（右边），尺寸分别为431 8mm x 2165mm,558 8mm x 203 2mm，重量分别为13kg和12 6kg5、熔 模 铸 造 典 型 零 件高尔夫球杆头 钛合金熔模铸件，空心杆头壁厚可达09mm激光器底座 用铝合金整体熔模铸件代替原用锻造合金经机加工等工
11、序制成的激光器底座，使每个零件成本节约25000美元更大更薄：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1000kg。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CT46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。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310倍。HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY
