1、1 1 熔模铸造熔模铸造定义：用定义：用熔模材料熔模材料（通常为低熔点的（通常为低熔点的材料如蜡料）制成材料如蜡料）制成熔模样件熔模样件并组成并组成模模组组，然后在模组表面，然后在模组表面上涂料上涂料（耐火材（耐火材料），待干燥固化后，将模组料），待干燥固化后，将模组加热加热熔熔出模料形成中空型壳，经出模料形成中空型壳，经高温烧结高温烧结后后浇注浇注金属液体，金属液体，清理清理后得到铸件。由后得到铸件。由于熔模材料通常为蜡基材料，因此又于熔模材料通常为蜡基材料，因此又称称“失蜡铸造失蜡铸造”。1.1 1.1 概述概述 工艺流程：工艺流程：压型制造压型制造熔模样件熔模样件制造制造组装模组组装模组
2、型壳制造、型壳制造、脱蜡、焙烧脱蜡、焙烧填砂、浇注填砂、浇注观看观看影片影片1 1）、铸件）、铸件尺寸精度高尺寸精度高（CT4-CT7CT4-CT7）；）；表面表面粗糙度低粗糙度低（Ra1.6-6.3mRa1.6-6.3m）。减少了铸件的）。减少了铸件的切削加工余量，甚至可实现近净型铸造。切削加工余量，甚至可实现近净型铸造。2 2）、）、能生产形状复杂的薄壁铸件能生产形状复杂的薄壁铸件。如前机。如前机匣（由内、外环和匣（由内、外环和1414件叶片组成）。如发动件叶片组成）。如发动机叶片，叶型的最小壁厚可达机叶片，叶型的最小壁厚可达0.7mm0.7mm。熔模铸造的特点熔模铸造的特点4 4）、）、
3、熔模铸造存在一定局限性熔模铸造存在一定局限性。工艺流程。工艺流程烦琐，生产周期长、铸件尺寸不宜太大。烦琐，生产周期长、铸件尺寸不宜太大。3 3）、）、合金材料不受限制合金材料不受限制.钢铁、铜、铝、钛、钢铁、铜、铝、钛、镁等。熔点高的镍基高温合金；锌、锡等低熔镁等。熔点高的镍基高温合金；锌、锡等低熔点金属。点金属。熔模铸造典型产品应用实例熔模铸造典型产品应用实例1.2 1.2 熔模铸件工艺设计熔模铸件工艺设计1.2.1 1.2.1 铸件结构设计铸件结构设计目的就是对于一些零件图做必要修改，得到适目的就是对于一些零件图做必要修改，得到适合熔模铸造特点的合熔模铸造特点的最合理的铸件结构最合理的铸件
4、结构。一、铸件结构的合理性一、铸件结构的合理性铸件结构是否合理，对于铸件质量、生产工铸件结构是否合理，对于铸件质量、生产工艺的可行性和简易性以及生产成本等影响很大，艺的可行性和简易性以及生产成本等影响很大，根据生产实际，总结出根据生产实际，总结出铸件结构合理性的几条铸件结构合理性的几条基本原则。基本原则。不合理不合理合理合理1 1）易于从压型中取模）易于从压型中取模不合理不合理合理合理2 2）易于抽芯）易于抽芯不合理不合理合理合理不合理不合理合理合理3 3）壁厚均匀，减少热节）壁厚均匀，减少热节不合理不合理合理合理4 4）避免大平面）避免大平面不合理不合理合理合理5 5）减少不通孔）减少不通孔
5、不合理不合理合理合理6 6）简化压型加工）简化压型加工不合理不合理合理合理7 7）设计必要的工艺筋）设计必要的工艺筋A A）防止环形件、框型件变形设计的工艺筋）防止环形件、框型件变形设计的工艺筋B B）防止铸件开口部位变形而设计的工艺筋）防止铸件开口部位变形而设计的工艺筋C C）减少大平面，防止壳形变形）减少大平面，防止壳形变形8 8）设计必要的工艺孔）设计必要的工艺孔A A）防止大平面型壳变形设计工艺孔）防止大平面型壳变形设计工艺孔B B）减少热节、防止缩孔设计工艺孔）减少热节、防止缩孔设计工艺孔由于熔模铸造的型壳内表面光洁，并且一般由于熔模铸造的型壳内表面光洁，并且一般为热型壳浇注，因此熔
6、模铸件壁厚允许设计为热型壳浇注，因此熔模铸件壁厚允许设计得较薄，得较薄，最小壁厚与合金种类及铸件轮廓尺最小壁厚与合金种类及铸件轮廓尺寸有关寸有关。二铸件结构要素及工艺参数选定二铸件结构要素及工艺参数选定1 1最小壁厚最小壁厚铸件铸件材料材料铸铸 件件 轮轮 廓廓 尺尺 寸寸105050100100200200500350铸铸 件件 最最 小小 壁壁 厚厚推荐值推荐值最最小小值值推荐值推荐值最最小小值值推荐值推荐值最最小小值值推荐值推荐值最最小小值值推荐值推荐值最最小小值值铅锡合金铅锡合金1.01.50.71.52.01.02.03.01.52.53.52.03.04.02.5锌合金锌合金1.5
7、2.01.02.03.01.52.53.52.03.04.02.53.55.03.0铸铁铸铁1.52.01.02.03.51.52.54.02.03.04.52.54.05.03.5铜合金铜合金2.02.51.52.54.02.03.04.02.53.05.03.04.06.03.5镁合金镁合金2.02.51.52.54.02.03.04.02.53.55.03.04.06.03.5铝合金铝合金2.02.51.52.54.02.03.05.02.53.56.03.04.07.03.5碳钢碳钢2.02.51.52.54.02.03.05.02.53.56.03.04.07.04.0高温合金高温合
8、金0.92.00.61.53.00.82.04.01.0熔模铸件的最小壁厚（单位：熔模铸件的最小壁厚（单位：mmmm）r=(d+r=(d+)/k )/k R=r+(d+)/2 R=r+(d+)/2r r转角内圆角转角内圆角mmmm；R R转角外圆角转角外圆角mmmmd,d,连接壁的壁厚；连接壁的壁厚；k k转角的圆角转角的圆角系数，根据角度大小接图选取。系数，根据角度大小接图选取。2 2圆角圆角一般情况下铸件上各转角处都设计成圆角，一般情况下铸件上各转角处都设计成圆角，否则容易产生裂纹、缩松。铸件上内圆角和否则容易产生裂纹、缩松。铸件上内圆角和外圆角按下式计算外圆角按下式计算为了便于取模，抽芯
9、，在拔模面应设有铸造为了便于取模，抽芯，在拔模面应设有铸造斜度，铸造斜度的取值如下。斜度，铸造斜度的取值如下。取值取值铸造斜度面高铸造斜度面高h/mm非加工面斜度非加工面斜度外表面外表面内表面内表面20020 120-50015 030 50-100010 030 100010 015 熔模铸件的铸造斜度熔模铸件的铸造斜度3 3铸造斜度铸造斜度孔的直径孔的直径最大孔深最大孔深通孔通孔不通孔不通孔3-5510551010305151020306015252040601202550406012020050806010020030080100100300350100120最小铸出孔的孔径与深度（单位
10、：最小铸出孔的孔径与深度（单位：mmmm）4 4最小铸出孔最小铸出孔铸件最大尺寸铸件最大尺寸5050120120250250400400630单面加工余量单面加工余量0.50.50.11.01.51.52.02.03.0浇口面加工余量浇口面加工余量2.04.0熔模铸件单面加工余量（单位熔模铸件单面加工余量（单位 mmmm）5 5加工余量加工余量影响熔模铸件尺寸的收缩因素包括合金影响熔模铸件尺寸的收缩因素包括合金的收缩；模料的收缩；型壳的膨胀等，的收缩；模料的收缩；型壳的膨胀等，这几方面综合的影响称为熔模铸件的综这几方面综合的影响称为熔模铸件的综合线收缩率。合线收缩率。6 6线收缩率线收缩率1.
11、2.2 1.2.2 熔模铸造浇注系统设计熔模铸造浇注系统设计一、浇注系统作用一、浇注系统作用1 1把液体金属引入型腔把液体金属引入型腔注意充型平稳，避免金属液氧化和卷入气体，保证不产生冷隔和浇不足缺陷。2 2补充液体金属凝固时体积收缩补充液体金属凝固时体积收缩浇注系统应能保证补缩时通道畅通，并保证能提供给铸件必要的补缩金属液，避免铸件产生缩孔、疏松。3在组焊与制壳时起支撑易熔模和型壳作在组焊与制壳时起支撑易熔模和型壳作用用。要求有足够强度，防止制壳过程中易熔模脱落。4在熔化易熔模时，起液体模料流出的通道作用，浇注系统应能保证排除模料通畅。二、浇注系统结构二、浇注系统结构按浇注系统组成分为：按浇
12、注系统组成分为：1 1）直浇道一内浇道结构形式）直浇道一内浇道结构形式：直浇道兼起冒口作用，操作方便，但排渣不利。2 2）横浇道一内浇道结构形式）横浇道一内浇道结构形式：常用于顶注，有利于顺序凝固。3 3）直浇道一横浇道一内浇道结构形式）直浇道一横浇道一内浇道结构形式按合金液注入铸件部位分为：按合金液注入铸件部位分为：1 1）顶注式）顶注式：合金液从型腔的顶部注入，铸件自下而上凝固，合金液易飞溅，排气不畅，适用于高度较低的铸件。2 2）侧注式）侧注式：合金液从型腔侧面注入，铸件补缩好，应用较广泛。3 3）底注式）底注式：合金液型腔底部平稳注入，不易产生夹渣。气孔。不利于顺序凝固，需增设冒口。三
13、、浇注系统计算三、浇注系统计算步骤：步骤：1 1）确定浇注系统形式确定浇注系统形式：封闭式或开放式。封闭式或开放式。2 2）计算内浇道尺寸计算内浇道尺寸。3 3）根据浇注系统形式，）根据浇注系统形式，计算直浇道、横浇道计算直浇道、横浇道 的尺寸的尺寸。1 1）浇注系统形式的确定）浇注系统形式的确定封闭式或开放式浇注系统是按照直浇道、封闭式或开放式浇注系统是按照直浇道、横浇道、内浇道的尺寸比例划分的。横浇道、内浇道的尺寸比例划分的。S S内内SS横横SS直直封闭式浇注系统封闭式浇注系统优点：优点：1 1）金属液完全充满浇注系统，可防止金属）金属液完全充满浇注系统，可防止金属液卷入气体。液卷入气体
14、。2 2）有较好挡渣能力）有较好挡渣能力缺点：进入型腔流速高、产生喷溅和冲砂、缺点：进入型腔流速高、产生喷溅和冲砂、氧化。氧化。优点：因为金属液不能充满浇注系统，优点：因为金属液不能充满浇注系统，金属液流动平稳，充型快；金属液流动平稳，充型快；缺点：挡渣效果差。缺点：挡渣效果差。S S直直 SS横横 S S内内开放式浇注系统开放式浇注系统此法依据铸件上热节圆直径或热节圆截面积，由下式确定此法依据铸件上热节圆直径或热节圆截面积，由下式确定内浇道直径或内浇道截面积。内浇道直径或内浇道截面积。D内内=（0.61.0）D节节 S内内=（0.40.9）S节节式中：式中：D内内内浇道直径，内浇道直径，mm
15、 D节节铸件上热节圆直径，铸件上热节圆直径，mm S内内内浇道截面积，内浇道截面积，mm2 S节节铸件上热节圆截面积，铸件上热节圆截面积，mm2这种方法简单，但精度差，因为比例系数取值范围较大。这种方法简单，但精度差，因为比例系数取值范围较大。2 2）、内浇道尺寸的确定）、内浇道尺寸的确定a a比例系数法比例系数法热节圆直径的求法热节圆直径的求法该方法是根据补缩需要，把铸件热节换算成该方法是根据补缩需要，把铸件热节换算成一个圆柱体单元，并令该单元与铸件热节具一个圆柱体单元，并令该单元与铸件热节具有相同凝固模数和重量，此单元圆柱体的直有相同凝固模数和重量，此单元圆柱体的直径称为当量热节直径，那么
16、，内浇道尺寸的径称为当量热节直径，那么，内浇道尺寸的大小就以此当量直径为基础，推导出一个计大小就以此当量直径为基础，推导出一个计算公式：算公式：b b当量热节法当量热节法式中式中 d d内浇道尺寸，内浇道尺寸，mmmmK K重量系数重量系数D Dc c当量热节直径，当量热节直径，mmmm当内浇道为圆截面时，则当内浇道为圆截面时，则d d即为内浇道直径，即为内浇道直径，当铸件热节部位的截面形状为长方形断面当铸件热节部位的截面形状为长方形断面axbaxb时，可由图求得当量热节圆直径时，可由图求得当量热节圆直径D Dc c，K K为重量为重量系数，根据铸件重量系数，根据铸件重量W W和和D Dc c
17、，由图查出。，由图查出。d=kDc当量热节圆直径当量热节圆直径D Dc c的求法的求法重量系数重量系数K K的求法的求法1 1）铸件热节部位截面）铸件热节部位截面axbaxb：16mm16mm30mm30mm2 2）由图查当量热节直径）由图查当量热节直径D Dc c，用直尺连接，用直尺连接a=30mma=30mm，b=16mmb=16mm，两点交，两点交D Dc c线于一点，即得线于一点，即得D Dc c=21mm=21mm。当量热节法计算举例当量热节法计算举例制动凸轮铸件如图所示，铸件重制动凸轮铸件如图所示，铸件重230g230g3 3）根据铸件重量）根据铸件重量W=230gW=230g，D
18、 Dc c=21mm=21mm。查图求重。查图求重量系数量系数K K，用直尺连接，用直尺连接W W，D Dc c两点交两点交K K线于一点，线于一点，该点为该点为K=0.89K=0.89。4 4）根据）根据d=Kd=KD Dc c，可求得，可求得d=0.89d=0.8921=18.8mm21=18.8mm5)5)当采用矩形内浇道时，先定矩形某一边尺当采用矩形内浇道时，先定矩形某一边尺寸寸a=16mma=16mm，然后返过来应用图，由，然后返过来应用图，由a=16a=16，d=18.8d=18.8查得查得b=23mmb=23mm，于是内浇道截面尺寸定为，于是内浇道截面尺寸定为161623mm23
19、mm1.3 1.3 压型种类及制造方法压型种类及制造方法压型压型:用来用来制造易熔模的模具制造易熔模的模具。压型腔的尺寸精度、表面粗糙度和压型腔的尺寸精度、表面粗糙度和压型结构，直接影响易熔模的生产压型结构，直接影响易熔模的生产效率和压型制造成本。效率和压型制造成本。1.3.1 1.3.1 压型的种类压型的种类按压型材料分为：按压型材料分为：金属压型和非金属压型。金属压型和非金属压型。金属压型又分为：金属压型又分为：钢模，铝合金模，易熔合金模压型；钢模，铝合金模，易熔合金模压型；非金属压型分为石膏压型，硅橡胶压型，非金属压型分为石膏压型，硅橡胶压型，环氧树脂压型等。环氧树脂压型等。各种压型的特
20、点及应用范围如表所示。各种压型的特点及应用范围如表所示。类型特 点应 用 范 围机械加工压型1材料通常为钢，也有使用铜合金、铝合金2尺寸精度可以充分满足设计要求，型腔表面粗糙度Ra=1.60.4m3使用寿命可达10万次以上4制造成本高1生产批量大的铸件2要求尺寸精度高、表面粗糙度值低的铸件低熔点合金铸造压型1材料：低熔点合金（通常熔点不超过300）2尺寸精度比机械加工压型低，型腔表面粗糙度Ra=3.20.8m3使用寿命可达几千次以上4制造成本较低1生产批量较大（几千件）的铸件2机械加工困难的、型腔复杂的压型3试生产铸件石膏压型1材料：石膏2尺寸精度低，型腔表面粗糙度Ra=6.31.6m3母模可
21、用木模，生产周期短，成本低1单件小批生产2精度要求较低铸件3试生产铸件硅橡胶压型1材料：硅橡胶2填充性好，复制性强、周期短3精度低，抗拉强度低、寿命短4质地较软，使用时外形需要硬质材料衬托1复制工艺制品2尺寸精度不高的试验铸件环氧树脂压型1材料：塑料、金属母模（钢、铝、铜的机械加工件）2尺寸精度比铸造压型略低3生产周期短、成本低4散热性差，制造易熔模时取模困难，生产率低1生产批量较小时2要求尺寸精度较低的铸件3机械加工困难的型腔复杂压型4试生产铸件常用压型类型常用压型类型1.3.2 1.3.2 压型组成压型组成压型主要由型体、型芯，定位元件、锁紧压型主要由型体、型芯，定位元件、锁紧机构，抽芯机
22、构，起模机构组成机构，抽芯机构，起模机构组成手工压蜡的压型结构图手工压蜡的压型结构图由底座由底座1414，右半，右半型型1 1，左半型，左半型3 3，和盖板和盖板8 8四块组成四块组成内腔由型芯内腔由型芯2 2形成。形成。原材料原材料定定 量量热机械混热机械混合均匀化合均匀化浇注成浇注成料锭料锭重熔重熔模料模料模模 料料压注压注压型准备压型准备模组检模组检验标号验标号模组模组组焊组焊蜡模及浇注蜡模及浇注系统除油系统除油蜡模蜡模修补修补蜡模蜡模检验检验料锭料锭破碎破碎蜡模蜡模校型校型1.4 1.4 易熔模制造易熔模制造易熔模简称熔模，熔模的质量影响铸件的尺易熔模简称熔模，熔模的质量影响铸件的尺寸
23、精度及表面粗糙度，易熔模制造工艺流程寸精度及表面粗糙度，易熔模制造工艺流程如图所示。如图所示。1 1熔化温度和凝固温度区间熔化温度和凝固温度区间兼顾模料耐热性要求并考虑到工艺操作方便，兼顾模料耐热性要求并考虑到工艺操作方便，熔化温度熔化温度常选在常选在50805080之间，之间，凝固温度区间凝固温度区间以以510510为宜。为宜。1.4.1 1.4.1 模料模料一、对模料的基本要求一、对模料的基本要求概括为概括为工作性能工作性能要求和要求和工艺性能工艺性能要求要求3 3收缩率收缩率模料热胀冷缩小，才能提高熔模尺寸精度，也模料热胀冷缩小，才能提高熔模尺寸精度，也才能减少脱腊时因模料膨胀引起的型壳
24、胀裂现才能减少脱腊时因模料膨胀引起的型壳胀裂现象。因此模料的线收缩率是模料重要的性能指象。因此模料的线收缩率是模料重要的性能指标之一，一般应小于标之一，一般应小于1%1%。优质模料线收缩率仅。优质模料线收缩率仅为为0.3%0.5%0.3%0.5%。2 2耐热性耐热性模料耐热性是指温度升高时其模料耐热性是指温度升高时其抗软化变形的能抗软化变形的能力力，它影响着熔模和铸件的精度。通常用热变，它影响着熔模和铸件的精度。通常用热变形量来表示，要求形量来表示，要求3535温度时模量热变形量温度时模量热变形量H H35-235-22mm2mm。4 4强度强度为保证生产过程中不损坏，熔模需要有一定强为保证生
25、产过程中不损坏，熔模需要有一定强度，度，模料强度多以抗弯强度表示模料强度多以抗弯强度表示，一般模料抗，一般模料抗弯强度应不低于弯强度应不低于2.0MPa2.0MPa，最好为，最好为5.08.0MPa5.08.0MPa。5 5硬度硬度为保持熔模表面质量，模料应有足够的硬度，为保持熔模表面质量，模料应有足够的硬度，以防表面损伤。以防表面损伤。模料硬度常以针入度模料硬度常以针入度表示，常表示，常为为4646度（度（1 1度度=10=10-1-1mmmm）6 6粘度和流动性粘度和流动性为便于脱模和模料回收，模料粘度不能太为便于脱模和模料回收，模料粘度不能太大，在大，在9090附近的粘度应为附近的粘度应
26、为3 31010-3-3331010-2 2Pa.S Pa.S。为得到清晰的熔模，模料应具有良。为得到清晰的熔模，模料应具有良好的流动性。好的流动性。7 7灰分灰分模料灼烧后的残留物称灰分，它将影响铸模料灼烧后的残留物称灰分，它将影响铸件的质量，也是模料最重要的指标之一。件的质量，也是模料最重要的指标之一。一般模料灰分的质量分数应低于一般模料灰分的质量分数应低于0.05%0.05%。蜡基模料由蜡基模料由石蜡和硬脂酸石蜡和硬脂酸两种材料组成。两种材料组成。石蜡属石蜡属烃蜡烃蜡。为饱和固体碳氢化合物的混合物，。为饱和固体碳氢化合物的混合物，分子式通式为分子式通式为C Cn nH H2n+22n+2
27、.n.n为为17173636。n n越大，石蜡越大，石蜡熔点越高，硬度越高，热稳定性越好，收缩也熔点越高，硬度越高，热稳定性越好，收缩也越小，越小，按熔点石蜡可分为按熔点石蜡可分为5656，5858，6060，6262，6464，6666，7070等牌号等牌号。熔模铸造多使用。熔模铸造多使用58645864石蜡。石蜡。二、模料的种类二、模料的种类1 1蜡基模料蜡基模料硬脂酸的分子式为硬脂酸的分子式为C C1717H H3535COOHCOOH，是以动植物油，是以动植物油脂为原材料，经加压蒸馏和水解制得。由于脂为原材料，经加压蒸馏和水解制得。由于硬脂酸比碳原子数相同的石蜡熔点高，故其硬脂酸比碳原
28、子数相同的石蜡熔点高，故其热稳定性好，收缩性较小热稳定性好，收缩性较小。此外硬脂酸，是。此外硬脂酸，是极性分子，有利极性分子，有利改善模料的涂挂性改善模料的涂挂性。树脂基模料的基体组成是树脂基模料的基体组成是树脂树脂，与蜡基模，与蜡基模料相比具有料相比具有强度和热稳定性高，收缩小强度和热稳定性高，收缩小的优的优点，可用于生产高精度铸件。用于涡轮叶片点，可用于生产高精度铸件。用于涡轮叶片等航空件及高精度机械零件生产。等航空件及高精度机械零件生产。2 2树脂基模料树脂基模料一、制模时模料状态一、制模时模料状态采用压力制模工艺时，模料有三种状态：液态、糊状、采用压力制模工艺时，模料有三种状态：液态、
29、糊状、膏状、前者称液态压注，后两者称为膏态压注。膏状、前者称液态压注，后两者称为膏态压注。模料种类模料种类工序名称工序名称设备设备操作要求操作要求蜡蜡基基模模料料化蜡化蜡水浴化蜡缸水浴化蜡缸化蜡温度化蜡温度90刨蜡片刨蜡片卧式蜡片机卧式蜡片机蜡锭截面尺寸蜡锭截面尺寸135mm5mm135mm135mm搅蜡膏搅蜡膏搅蜡机搅蜡机蜡液温度蜡液温度6580，保温缸水温，保温缸水温4852，蜡液，蜡液重重/蜡片重蜡片重=1/（12）回性回性恒温箱恒温箱温度温度4852，保温，保温0.5h以上以上蜡膏制备方法蜡膏制备方法 1.4.2 1.4.2 制模工艺制模工艺三、制模工艺参数三、制模工艺参数将已配制好的
30、蜡膏，在压力下注入压型，冷凝后将已配制好的蜡膏，在压力下注入压型，冷凝后从压型中取出熔模。影响着熔模质量的工艺参数从压型中取出熔模。影响着熔模质量的工艺参数有压射蜡温、压型温度、压射压力、保压时间和有压射蜡温、压型温度、压射压力、保压时间和起模时间。起模时间。1 1）压射蜡温和压型温度）压射蜡温和压型温度压注熔模时压注熔模时模料的温度为压射蜡温模料的温度为压射蜡温。压射蜡温。压射蜡温和压型温度的变化对制出的熔模表面粗糙度和和压型温度的变化对制出的熔模表面粗糙度和尺寸变化明显。压射蜡温和压型温度偏高，熔尺寸变化明显。压射蜡温和压型温度偏高，熔模表面粗糙度较低，但收缩较大；反之，熔模模表面粗糙度较
31、低，但收缩较大；反之，熔模表面粗糙、收缩较小。表面粗糙、收缩较小。（2 2）压射压力）压射压力适当提高模料的压射压力，有利于减小熔模收适当提高模料的压射压力，有利于减小熔模收缩率，提高熔模尺寸精度。缩率，提高熔模尺寸精度。（3 3）保压时间和起模时间）保压时间和起模时间模料充满压型型腔后，模料充满压型型腔后，保压的时间愈长则熔模保压的时间愈长则熔模的线收缩率愈小的线收缩率愈小。熔模在压型中停留冷却的时。熔模在压型中停留冷却的时间称起模时间。间称起模时间。取模时间过短，熔模易变形取模时间过短，熔模易变形，表面会出现表面会出现“鼓泡鼓泡”。一、型壳组成及结构一、型壳组成及结构熔模铸造有熔模铸造有实
32、体型壳和多层型壳实体型壳和多层型壳两种铸型，除两种铸型，除石膏型采用实体铸型外，一般都用多层型壳。石膏型采用实体铸型外，一般都用多层型壳。型壳是型壳是由黏结剂、耐火粉料和撒砂材料由黏结剂、耐火粉料和撒砂材料等，经等，经浸涂料、撒砂、干燥硬化、脱蜡和焙烧等工序浸涂料、撒砂、干燥硬化、脱蜡和焙烧等工序制成。从宏观上看，型壳除硅凝胶和耐火粉、制成。从宏观上看，型壳除硅凝胶和耐火粉、砂这些固相外，还存在气孔和裂隙，它砂这些固相外，还存在气孔和裂隙，它是一是一种多相的非均质体系种多相的非均质体系。1.5 1.5 型壳制造型壳制造1.5.1 1.5.1 型壳概述型壳概述型壳的组成与耐火制品和陶瓷有相似之处
33、，但型壳的组成与耐火制品和陶瓷有相似之处，但型壳焙烧温度不高、保温时间不长，浇注温度型壳焙烧温度不高、保温时间不长，浇注温度虽高、作用时间很短，所以型壳的烧结程度达虽高、作用时间很短，所以型壳的烧结程度达不到陶瓷和耐火制品。不到陶瓷和耐火制品。二、型壳主要性能二、型壳主要性能为保证生产出优质铸件，对型壳有一系列性为保证生产出优质铸件，对型壳有一系列性能要求：能要求：强度、抗变形能力、透气性、线量强度、抗变形能力、透气性、线量变化、导热性、热震稳定性、热化学稳定性变化、导热性、热震稳定性、热化学稳定性等。等。常温强度常温强度又称湿强度，它是指制好型壳后型壳的强度。它取又称湿强度，它是指制好型壳后
34、型壳的强度。它取决于型壳黏结剂干燥和硬化的程度等。如果湿强度太低，脱决于型壳黏结剂干燥和硬化的程度等。如果湿强度太低，脱蜡过程中型壳就会开裂或变形。蜡过程中型壳就会开裂或变形。高温强度高温强度是指焙烧或浇注时型壳的强度，取决于黏结剂中硅是指焙烧或浇注时型壳的强度，取决于黏结剂中硅凝胶在高温下形成硅氧键，以及高温下黏结剂与耐火材料的凝胶在高温下形成硅氧键，以及高温下黏结剂与耐火材料的反应产物。高温强度不足的型壳在焙烧和浇注时就会发生变反应产物。高温强度不足的型壳在焙烧和浇注时就会发生变形或破裂。形或破裂。残留强度残留强度是指浇注后型壳脱壳时的强度，它影响着铸件清理是指浇注后型壳脱壳时的强度，它影
35、响着铸件清理的难易程度。残留强度过高，清理困难，并易因清理使铸件的难易程度。残留强度过高，清理困难，并易因清理使铸件变形或破坏。变形或破坏。型壳强度型壳强度一、石英一、石英是一种资源丰富、价格低廉的耐火材料。熔是一种资源丰富、价格低廉的耐火材料。熔模精铸通常采用的是经机械加工粉碎的石英模精铸通常采用的是经机械加工粉碎的石英砂（粉）。石英中，砂（粉）。石英中，SiOSiO2 2量愈高，其他杂物量愈高，其他杂物含量愈低则耐火度愈高。含量愈低则耐火度愈高。SiOSiO2 2溶点为溶点为17131713。1.5.2 1.5.2 制壳用耐火材料制壳用耐火材料二、电熔刚玉二、电熔刚玉电熔刚玉就是电熔刚玉就
36、是a-A1a-A12 2O O3 3，熔点高（，熔点高（20502050）、密）、密度大、结构致密，导热性好，热膨胀小。是熔度大、结构致密，导热性好，热膨胀小。是熔模铸造的良好耐火材料。但由于资源短缺、价模铸造的良好耐火材料。但由于资源短缺、价格昂贵，目前仅应用于耐火高合金钢、不锈钢格昂贵，目前仅应用于耐火高合金钢、不锈钢及镁合金等精铸件的制壳材料。及镁合金等精铸件的制壳材料。三、锆砂（锆英石）三、锆砂（锆英石）锆砂又称硅酸锆或锆英石。分子式为锆砂又称硅酸锆或锆英石。分子式为ZrOZrO2 2SiOSiO2 2（或（或Zr-SiOZr-SiO2 2），理论组成（质量分），理论组成（质量分数）为
37、数）为67.23%ZrO67.23%ZrO2 2、32.77%SiO32.77%SiO2 2，热膨胀性热膨胀性小，蓄热能力大，耐火度高小，蓄热能力大，耐火度高。作为面层材料。作为面层材料具具有细化晶粒的作用有细化晶粒的作用，故常用做表面层涂料及撒，故常用做表面层涂料及撒砂材料，多用于不锈钢精铸件的生产。砂材料，多用于不锈钢精铸件的生产。三种黏结剂简述三种黏结剂简述黏结剂是熔模铸造制壳用的主要原材料，它直接影响着型壳黏结剂是熔模铸造制壳用的主要原材料，它直接影响着型壳及铸件质量、生产周期和成本。及铸件质量、生产周期和成本。19391939年熔模铸造工业在美国年熔模铸造工业在美国产生时就采用醇基硅
38、酸乙酯水解液做黏结剂，产生时就采用醇基硅酸乙酯水解液做黏结剂，19601960年又引入年又引入水基硅溶胶黏结剂。长期以来，美、英、法、德、日等国熔水基硅溶胶黏结剂。长期以来，美、英、法、德、日等国熔模铸造均采用这两种黏结剂。模铸造均采用这两种黏结剂。2020世纪世纪5050年代，前苏联在生产年代，前苏联在生产精度要求不高的汽车、拖拉机零件时，为降低生产成本采用精度要求不高的汽车、拖拉机零件时，为降低生产成本采用水玻璃作为黏结剂，并将此工艺推广到中国、波兰、捷克等水玻璃作为黏结剂，并将此工艺推广到中国、波兰、捷克等国。以上三种黏结剂在中国现均有使用。国。以上三种黏结剂在中国现均有使用。1.6.3
39、 1.6.3 制壳用黏结剂制壳用黏结剂1.5.41.5.4 硅溶胶型壳的制备硅溶胶型壳的制备一制壳原理一制壳原理制壳过程是制壳过程是硅酸胶体胶凝的过程硅酸胶体胶凝的过程。涂料中的黏结剂。涂料中的黏结剂把耐火粉料及撒砂黏结在模组外边，形成所需形状把耐火粉料及撒砂黏结在模组外边，形成所需形状的型壳。硅溶胶型壳采用干燥硬化，即让型壳干燥的型壳。硅溶胶型壳采用干燥硬化，即让型壳干燥，水分蒸发，使硅溶胶浓度增加，达到胶凝临界浓，水分蒸发，使硅溶胶浓度增加，达到胶凝临界浓度时，硅溶胶则胶凝。每制一层型壳有三个工序：度时，硅溶胶则胶凝。每制一层型壳有三个工序：上涂料、撒砂、干燥，如此反复多次就可得到所需上涂
40、料、撒砂、干燥，如此反复多次就可得到所需厚度的多层型壳。厚度的多层型壳。二、各工序目的及注意事项二、各工序目的及注意事项(1)(1)上涂料上涂料涂料的浸涂是制壳的关键工序之一，各处都要涂料的浸涂是制壳的关键工序之一，各处都要均匀涂上涂料。浸涂面层涂料时，要根据熔模均匀涂上涂料。浸涂面层涂料时，要根据熔模的结构特点在涂料桶中转动或上下移动，防止的结构特点在涂料桶中转动或上下移动，防止熔模上的凹角、沟槽和小孔集存气泡。熔模上的凹角、沟槽和小孔集存气泡。(2)(2)撒砂撒砂 撒砂是为了增强型壳和固定涂料，防止涂层撒砂是为了增强型壳和固定涂料，防止涂层干燥时由于胶凝收缩而产生穿透性裂纹。撒干燥时由于胶
41、凝收缩而产生穿透性裂纹。撒砂的种类、粒度和撒砂方式均应合理进行选砂的种类、粒度和撒砂方式均应合理进行选择。择。（3 3）干燥）干燥型壳干燥是制壳工艺的又一关键工序。随着型型壳干燥是制壳工艺的又一关键工序。随着型壳的干燥，硅溶胶含量提高，胶体颗粒碰撞几壳的干燥，硅溶胶含量提高，胶体颗粒碰撞几率增加，溶胶便胶凝而形成冻胶、凝胶，牢固率增加，溶胶便胶凝而形成冻胶、凝胶，牢固地将耐火材料颗粒黏结起来，同时耐火材料颗地将耐火材料颗粒黏结起来，同时耐火材料颗粒彼此接近，这就使得型壳获得了强度。粒彼此接近，这就使得型壳获得了强度。熔模铸造工艺举例熔模铸造工艺举例产品：制药机械上的大型不锈钢叶片产品：制药机械上的大型不锈钢叶片第一步、浇注系统设计第一步、浇注系统设计第二步、压型制造第二步、压型制造第三步、配制磨料第三步、配制磨料第四步、制造模样第四步、制造模样模样模样第五步、组装模组第五步、组装模组第六步、制造型壳第六步、制造型壳第七步、脱蜡第七步、脱蜡第八步、焙烧，浇铸第八步、焙烧，浇铸
