不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄造性能卻比鑄鐵差,屬于熔模精密鑄造或精密鑄造。不銹(xiu)鋼具有熔點較高,鋼液易氧化、鋼水的流動性差、收縮性大等特點,精密鑄造適用于各種類型不銹鋼的鑄造。


  硅溶膠工藝不銹鋼鑄造屬于熔模精密鑄造或精密鑄造,是一種少切削或無切削的鑄造工藝,是鑄造行業中的一項優異的工藝技術,其應用非常廣泛。它不僅適用于各種類型、各種合金的鑄造,而且生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鑄造方法更高,甚至其他鑄造方法難以鑄造的復雜、耐高溫、不易于加工的鑄件,均可采用熔模精密鑄造鑄得。


  所謂熔(rong)(rong)模(mo)(mo)鑄造(zao)工藝,簡單(dan)說就是用(yong)易熔(rong)(rong)材(例如(ru)蠟料(liao)(liao)或(huo)塑料(liao)(liao))制成可熔(rong)(rong)性(xing)模(mo)(mo)型(xing)(簡稱熔(rong)(rong)模(mo)(mo)或(huo)模(mo)(mo)型(xing)),在其上涂覆若干層(ceng)特制的(de)耐(nai)火涂料(liao)(liao),經過干燥(zao)和(he)硬化(hua)形成一個整體型(xing)殼(ke)(ke)(ke)后(hou)(hou),再用(yong)蒸(zheng)汽或(huo)熱水從(cong)型(xing)殼(ke)(ke)(ke)中(zhong)熔(rong)(rong)掉模(mo)(mo)型(xing),然后(hou)(hou)把型(xing)殼(ke)(ke)(ke)置于砂(sha)箱中(zhong),在其四周填充(chong)干砂(sha)造(zao)型(xing),最(zui)后(hou)(hou)將鑄型(xing)放入焙燒(shao)(shao)爐中(zhong)經過高溫焙燒(shao)(shao)(如(ru)采用(yong)高強(qiang)度型(xing)殼(ke)(ke)(ke)時,可不必造(zao)型(xing)而將脫(tuo)模(mo)(mo)后(hou)(hou)的(de)型(xing)殼(ke)(ke)(ke)直接焙燒(shao)(shao)),鑄型(xing)或(huo)型(xing)殼(ke)(ke)(ke)經焙燒(shao)(shao)后(hou)(hou),于其中(zhong)澆(jiao)注熔(rong)(rong)融金(jin)屬而得(de)到鑄件(jian)。


  熔(rong)模(mo)鑄件(jian)尺寸(cun)(cun)精(jing)度(du)較高(gao)(gao),一般可(ke)達CT4~6(砂型鑄造為CT10~13,壓鑄為CT5~7),當然(ran)由(you)于(yu)熔(rong)模(mo)鑄造的(de)(de)工(gong)藝過(guo)(guo)程復雜,影(ying)響鑄件(jian)尺寸(cun)(cun)精(jing)度(du)的(de)(de)因(yin)素較多(duo),例如模(mo)料的(de)(de)收(shou)縮、熔(rong)模(mo)的(de)(de)變形、型殼在(zai)加熱和冷(leng)卻(que)過(guo)(guo)程中的(de)(de)線(xian)量變化、合金(jin)的(de)(de)收(shou)縮率以(yi)及(ji)在(zai)凝(ning)固過(guo)(guo)程中鑄件(jian)的(de)(de)變形等,所以(yi)普通熔(rong)模(mo)鑄件(jian)的(de)(de)尺寸(cun)(cun)精(jing)度(du)雖然(ran)較高(gao)(gao),但其一致(zhi)性(xing)仍需提(ti)高(gao)(gao)(采(cai)用(yong)中、高(gao)(gao)溫蠟料的(de)(de)鑄件(jian)尺寸(cun)(cun)一致(zhi)性(xing)要提(ti)高(gao)(gao)很多(duo))。


  壓制熔(rong)(rong)模(mo)時,采用型腔表面光(guang)潔(jie)(jie)(jie)度(du)高(gao)(gao)的(de)壓型,因(yin)此,熔(rong)(rong)模(mo)的(de)表面光(guang)潔(jie)(jie)(jie)度(du)也比較(jiao)高(gao)(gao)。此外,型殼由耐高(gao)(gao)溫(wen)的(de)特(te)殊(shu)黏結劑和耐火材料(liao)(liao)配制成的(de)耐火涂料(liao)(liao)涂掛在熔(rong)(rong)模(mo)上而制成,與熔(rong)(rong)融金屬直(zhi)接接觸的(de)型腔內表面光(guang)潔(jie)(jie)(jie)度(du)高(gao)(gao)。所以,熔(rong)(rong)模(mo)鑄(zhu)件的(de)表面光(guang)潔(jie)(jie)(jie)度(du)比一(yi)般(ban)鑄(zhu)件的(de)高(gao)(gao),一(yi)般(ban)可達(da)Ra1.6~3.2μm。


  熔模(mo)鑄(zhu)造最大(da)的優點就是(shi)由于熔模(mo)鑄(zhu)件有著很高(gao)的尺寸(cun)精度和表面光潔度,所以可(ke)(ke)減少機(ji)械加(jia)工工作,只(zhi)是(shi)在零件上要求較高(gao)的部位留(liu)少許加(jia)工余量(liang)即可(ke)(ke),甚(shen)至某些(xie)鑄(zhu)件只(zhi)留(liu)打(da)磨(mo)、拋光余量(liang),不必機(ji)械加(jia)工即可(ke)(ke)使用。由此可(ke)(ke)見(jian),采用熔模(mo)鑄(zhu)造方(fang)法,可(ke)(ke)以大(da)量(liang)節(jie)省機(ji)床設備和加(jia)工工時,大(da)幅度節(jie)約(yue)原材料金屬。


  不銹(xiu)鋼各種鑄造工(gong)(gong)藝(yi)的(de)(de)主要特點比(bi)較,見表2-2。表中包括(kuo)利(li)用金(jin)屬(shu)(shu)型永久型模及壓(ya)(ya)鑄方(fang)面的(de)(de)鑄造工(gong)(gong)藝(yi)。實(shi)際直(zhi)到(dao)最近,由于所(suo)用壓(ya)(ya)鑄機(ji)的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)配件,包括(kuo)壓(ya)(ya)型要承受(shou)強烈的(de)(de)熱沖(chong)擊,使(shi)金(jin)屬(shu)(shu)配件的(de)(de)使(shi)用壽(shou)命縮短,因此還沒有(you)哪類鋼應(ying)用該(gai)鑄造工(gong)(gong)藝(yi)可(ke)進行大(da)批(pi)量(liang)生產。但是壓(ya)(ya)鑄工(gong)(gong)藝(yi)具有(you)很高的(de)(de)生產率,故研究不銹(xiu)鋼壓(ya)(ya)鑄法(fa)發展很快,已成為現(xian)在生產鑄件可(ke)行方(fang)法(fa)之一。


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  熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法的(de)(de)(de)另(ling)一優點是(shi),它可(ke)以(yi)(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)各(ge)種合金的(de)(de)(de)復雜的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件,特別是(shi)可(ke)以(yi)(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)高溫合金鑄(zhu)(zhu)件。如噴(pen)氣式發動機的(de)(de)(de)葉片,其流線型(xing)外廓(kuo)與冷卻用(yong)內腔,用(yong)機械(xie)加工(gong)工(gong)藝幾乎無法形成。用(yong)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)藝生產不(bu)僅可(ke)以(yi)(yi)做到批量生產,保(bao)證了(le)鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)一致(zhi)性(xing),而(er)且(qie)避(bi)免了(le)機械(xie)加工(gong)后殘留刀紋(wen)的(de)(de)(de)應力集中。它們的(de)(de)(de)基本工(gong)藝還是(shi)差距不(bu)大的(de)(de)(de),主要是(shi)不(bu)銹(xiu)鋼熔(rong)煉溫度(du)略高,所采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)造(zao)型(xing)材料及熔(rong)煉爐的(de)(de)(de)筑爐材料有差異。


  另(ling)外如果需要準確區別(bie)鑄造,則(ze)還需要說(shuo)(shuo)明(ming)(ming)兩者(zhe)采用的(de)是什(shen)么工(gong)(gong)藝(yi)(yi)生(sheng)產,例如普(pu)通砂鑄、熔(rong)模鑄造,熔(rong)模鑄造又分水玻璃工(gong)(gong)藝(yi)(yi)、硅酸(suan)乙酯工(gong)(gong)藝(yi)(yi)或(huo)硅溶膠工(gong)(gong)藝(yi)(yi)等(deng)等(deng),沒有具體說(shuo)(shuo)明(ming)(ming)及(ji)產品生(sheng)產要求,很難明(ming)(ming)確說(shuo)(shuo)明(ming)(ming)兩者(zhe)間的(de)具體差異。


  鑄(zhu)造(zao)是將液體金屬澆注到鑄(zhu)型,待其(qi)冷卻凝固后,以獲得(de)一定形狀和性能鑄(zhu)件(jian)的成(cheng)型方法。多數鑄(zhu)件(jian)需要機械加工(gong)后方可使(shi)用,這類鑄(zhu)件(jian)叫做(zuo)鑄(zhu)造(zao)毛坯。也(ye)有的不經過(guo)機械加工(gong)直接裝配到機器上(shang)即可使(shi)用。


  鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法有很多,常分(fen)為砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)和特(te)種鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)兩類。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)即為型(xing)砂(sha)緊實成(cheng)型(xing)的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法。特(te)種鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)是與砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不同的(de)其他鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法,如金屬型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、壓力鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、離心鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、陶瓷(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)等。


 熔(rong)模(mo)鑄造(zao)工藝流程(cheng),見(jian)圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造、精(jing)密鑄(zhu)(zhu)造及失(shi)蠟鑄(zhu)(zhu)造在本質上都(dou)是完全相同的(de)。精(jing)密鑄(zhu)(zhu)造的(de)特點(dian)是在設(she)計上較其他金(jin)屬成型(xing)法具有更大的(de)靈活(huo)性。當鑄(zhu)(zhu)件形狀復(fu)雜而精(jing)度要求又(you)較高(gao)時,許(xu)多合金(jin)包括不(bu)(bu)銹鋼(gang)都(dou)可(ke)用此法生產。鑄(zhu)(zhu)件可(ke)達到較高(gao)的(de)精(jing)度,因此鑄(zhu)(zhu)件可(ke)以少加工或不(bu)(bu)需切削加工。此法與(yu)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)造相似,即(ji)在金(jin)屬澆注、凝固(gu)后破壞鑄(zhu)(zhu)型(xing)取出鑄(zhu)(zhu)件。但精(jing)密鑄(zhu)(zhu)造又(you)與(yu)其他鑄(zhu)(zhu)造方法不(bu)(bu)同,即(ji)模樣和鑄(zhu)(zhu)型(xing)都(dou)是一次(ci)性的(de)。


  生產(chan)蠟模的壓(ya)型根據所(suo)需鑄(zhu)件的精度及壓(ya)型的使用壽命,可(ke)選用鋼、鋁(lv)、軟金(jin)屬(shu)或橡(xiang)膠替材料來制(zhi)造。


  精(jing)(jing)密(mi)鑄件可由實型(xing)(xing)法或(huo)陶瓷殼型(xing)(xing)法生產。實型(xing)(xing)法(見圖2-14)是用(yong)細的硅膠涂料(liao)(liao)先在(zai)(zai)(zai)一次(ci)性的模(mo)(mo)樣(yang)上(shang)涂刷(shua)一層,再撒上(shang)耐(nai)火沙子,然(ran)(ran)后在(zai)(zai)(zai)模(mo)(mo)樣(yang)周圍(wei)灌以漿料(liao)(liao),并(bing)讓其凝固(gu)。模(mo)(mo)樣(yang)因為(wei)沒有分(fen)型(xing)(xing)面,所以所有尺寸公(gong)差都保證一定(ding)的精(jing)(jing)度。振動砂箱(xiang)使(shi)模(mo)(mo)樣(yang)周圍(wei)的漿料(liao)(liao)密(mi)實而(er)無(wu)氣(qi)泡(pao),并(bing)使(shi)水和固(gu)體材料(liao)(liao)分(fen)離,由型(xing)(xing)箱(xiang)上(shang)部(bu)排出。將(jiang)砂箱(xiang)倒置在(zai)(zai)(zai)烘(hong)爐中,使(shi)蠟(la)模(mo)(mo)熔(rong)化蠟(la)液(ye)流(liu)出,即(ji)剩下(xia)鑄型(xing)(xing)。鑄型(xing)(xing)在(zai)(zai)(zai)高溫下(xia)進行(xing)焙燒,熔(rong)燒后當鑄型(xing)(xing)還(huan)處在(zai)(zai)(zai)熱(re)狀態即(ji)準備(bei)進行(xing)澆注。鑄型(xing)(xing)按垂直(zhi)方式排列,通常采用(yong)重(zhong)力澆注,有時也采用(yong)離心(xin)、真空或(huo)大氣(qi)壓力的方法,在(zai)(zai)(zai)熱(re)的鑄型(xing)(xing)中進行(xing)澆注。澆注完畢(bi)后,使(shi)鑄型(xing)(xing)冷(leng)卻(que),然(ran)(ran)后破壞鑄型(xing)(xing)取出鑄件。


  陶瓷(ci)殼型鑄(zhu)(zhu)造(zao)由于(yu)制(zhi)作鑄(zhu)(zhu)型的(de)(de)(de)(de)費(fei)用較(jiao)實(shi)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)法便宜,這已被(bei)證(zheng)實(shi)對(dui)精密鑄(zhu)(zhu)造(zao)生產者是(shi)(shi)有利的(de)(de)(de)(de)。精鑄(zhu)(zhu)法的(de)(de)(de)(de)模樣是(shi)(shi)用蠟模在中心直澆口(kou)棒上(見圖2-14)。經組成好的(de)(de)(de)(de)模組在合適的(de)(de)(de)(de)溶劑中仔細(xi)清洗,浸人硅酸乙酯中滴流幾(ji)分鐘(zhong)。停止滴流后,將模組放入(ru)流態床中涂(tu)刷熔融過(guo)的(de)(de)(de)(de)細(xi)石英粉漿。浸漬、滴流及涂(tu)刷重(zhong)復進行。第三次以后可用較(jiao)粗(cu)的(de)(de)(de)(de)熔融過(guo)的(de)(de)(de)(de)石英砂(sha)涂(tu)刷,一般涂(tu)刷5層就足夠了。陶瓷(ci)殼型鑄(zhu)(zhu)造(zao)占所有精密鑄(zhu)(zhu)件的(de)(de)(de)(de)85%以上。


  蠟模(mo)通(tong)(tong)常優(you)于塑料模(mo)。因為它價格比較便宜而且容易焊成樹狀。由(you)于蠟模(mo)尺(chi)寸對溫度具有(you)敏感(gan)性,故通(tong)(tong)常為它提供(gong)具有(you)空調的(de)(de)房(fang)間。精(jing)密鑄造(zao)法尺(chi)寸公差的(de)(de)控制(zhi)不僅要考(kao)慮鑄件本身尺(chi)寸的(de)(de)變(bian)化(hua),也要計算(suan)蠟模(mo)及(ji)鑄型(xing)尺(chi)寸的(de)(de)變(bian)化(hua)。液態蠟注入(ru)壓型(xing)后凝固及(ji)冷卻(que)時收(shou)(shou)縮,陶瓷殼型(xing)在高溫加熱時引起尺(chi)寸的(de)(de)變(bian)化(hua),鑄造(zao)合金在凝固及(ji)隨后冷卻(que)時的(de)(de)收(shou)(shou)縮,所有(you)這些尺(chi)寸的(de)(de)變(bian)化(hua),都要通(tong)(tong)過(guo)制(zhi)造(zao)壓型(xing)時來(lai)加以補償,而蠟模(mo)是由(you)壓型(xing)直接制(zhi)造(zao)出(chu)來(lai)的(de)(de)。


  常(chang)用的精密鑄造(zao)混合(he)料中的耐火材料為細石(shi)英砂和石(shi)英粉(fen)。有時由于要獲(huo)得高熔點或(huo)改進熱穩定性,也采用其他耐火材料,如鋯(gao)石(shi)英、剛玉、氧化鎂,黏結劑包括硅酸(suan)乙酯(zhi)及磷(lin)酸(suan)鎂。


 圖2-14是熔模鑄造(zao)工藝過(guo)程的示意圖。


圖 14.jpg


  這些黏結劑在鑄型脫蠟(la)后經(jing)過高(gao)溫(wen)(980~1100℃)焙燒,使可獲得足(zu)夠的強度。


  精(jing)密(mi)鑄(zhu)造(zao)的(de)(de)(de)設計者(zhe)在(zai)(zai)鑄(zhu)件(jian)幾何形(xing)狀的(de)(de)(de)設計方面有著廣(guang)闊的(de)(de)(de)天地。在(zai)(zai)蠟(la)(la)模中應用水(shui)溶性蠟(la)(la)芯(xin),就(jiu)完全能生產出(chu)內部輪(lun)廓(kuo)相當復雜(za)的(de)(de)(de)鑄(zhu)件(jian)。這些芯(xin)子在(zai)(zai)形(xing)成整個鑄(zhu)型(xing)之前(qian),便(bian)從(cong)(cong)蠟(la)(la)模中被熔掉(diao)。在(zai)(zai)澆注后,不銹(xiu)鋼鑄(zhu)件(jian)可在(zai)(zai)專門的(de)(de)(de)鹽(yan)浴池中清理,從(cong)(cong)型(xing)芯(xin)形(xing)成的(de)(de)(de)空腔中去(qu)除耐(nai)火鑄(zhu)型(xing)。


 精密鑄造的主要特點:


  ①. 精鑄件尺寸(cun)能很好地控制(zhi)且表(biao)面光潔度(du)極(ji)佳。


  ②. 適用(yong)于生產幾何形(xing)狀復雜的鑄件。除(chu)表面需要(yao)進行切削加(jia)(jia)工外(wai),可避免昂(ang)貴的裝配或加(jia)(jia)工費用(yong)。


  ③. 沒有(you)像采用上(shang)、下箱方法生產時那(nei)樣,在(zai)鑄(zhu)件上(shang)存在(zai)分型線。


  ④. 成本較(jiao)砂(sha)型鑄造為高。


 鑄(zhu)(zhu)造設計(ji)者一直(zhi)在考慮按照砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)造方(fang)法或陶瓷型(xing)鑄(zhu)(zhu)造方(fang)法來生(sheng)產質量超(chao)過(guo)4.54kg的(de)精密鑄(zhu)(zhu)件。用(yong)精密鑄(zhu)(zhu)造法生(sheng)產尺寸較小、形狀(zhuang)復雜(za)的(de)鑄(zhu)(zhu)件已(yi)得到(dao)普遍的(de)認可(ke)和承認。但這(zhe)種情況(kuang)還正在變化,已(yi)經生(sheng)產了許多質量為22.7~45.4kg的(de)精密鑄(zhu)(zhu)件,事實上已(yi)生(sheng)產過(guo)一些鋼鑄(zhu)(zhu)件,其(qi)質量已(yi)達227kg。


由此可見,如果零(ling)件尺寸較大(da),設計(ji)者沒有理(li)由排除采(cai)用精(jing)密(mi)鑄造(zao)法生產的可能性(xing)。