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(bu)銹鋼具有熔點較高,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(suo)謂熔模(mo)鑄(zhu)造工(gong)藝,簡單說就(jiu)是(shi)用易熔材(cai)(例如蠟(la)料(liao)或塑(su)料(liao))制成(cheng)可(ke)熔性模(mo)型(xing)(xing)(xing)(簡稱熔模(mo)或模(mo)型(xing)(xing)(xing)),在其上涂(tu)覆若(ruo)干層(ceng)特制的耐火涂(tu)料(liao),經(jing)過干燥和硬(ying)化形成(cheng)一(yi)個整體型(xing)(xing)(xing)殼(ke)(ke)后(hou)(hou),再用蒸汽(qi)或熱水從型(xing)(xing)(xing)殼(ke)(ke)中熔掉模(mo)型(xing)(xing)(xing),然后(hou)(hou)把型(xing)(xing)(xing)殼(ke)(ke)置于砂(sha)箱中,在其四周填充干砂(sha)造型(xing)(xing)(xing),最后(hou)(hou)將鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)放入焙燒爐中經(jing)過高(gao)(gao)溫焙燒(如采用高(gao)(gao)強度型(xing)(xing)(xing)殼(ke)(ke)時(shi),可(ke)不(bu)必造型(xing)(xing)(xing)而(er)將脫模(mo)后(hou)(hou)的型(xing)(xing)(xing)殼(ke)(ke)直(zhi)接焙燒),鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)或型(xing)(xing)(xing)殼(ke)(ke)經(jing)焙燒后(hou)(hou),于其中澆(jiao)注熔融金屬而(er)得到鑄(zhu)件(jian)。


  熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)尺寸精度較(jiao)高(gao),一(yi)般可達CT4~6(砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造為CT10~13,壓鑄(zhu)(zhu)(zhu)為CT5~7),當然由于熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝過(guo)(guo)程(cheng)復雜,影響鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)尺寸精度的(de)(de)(de)(de)因(yin)素較(jiao)多,例如模(mo)料的(de)(de)(de)(de)收縮、熔模(mo)的(de)(de)(de)(de)變形(xing)、型殼(ke)在(zai)加熱和(he)冷卻過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)線量變化、合金(jin)的(de)(de)(de)(de)收縮率以及在(zai)凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)變形(xing)等,所(suo)以普通熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)尺寸精度雖然較(jiao)高(gao),但其一(yi)致(zhi)性仍(reng)需提(ti)高(gao)(采用中(zhong)、高(gao)溫蠟料的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)(jian)尺寸一(yi)致(zhi)性要(yao)提(ti)高(gao)很多)。


  壓制熔(rong)(rong)模(mo)時(shi),采用(yong)型(xing)腔(qiang)表(biao)面(mian)(mian)光潔度(du)高(gao)(gao)的(de)壓型(xing),因此,熔(rong)(rong)模(mo)的(de)表(biao)面(mian)(mian)光潔度(du)也比(bi)較高(gao)(gao)。此外(wai),型(xing)殼由耐(nai)高(gao)(gao)溫的(de)特殊黏結劑和耐(nai)火(huo)材料(liao)配制成的(de)耐(nai)火(huo)涂(tu)料(liao)涂(tu)掛在熔(rong)(rong)模(mo)上而制成,與熔(rong)(rong)融金屬(shu)直接(jie)接(jie)觸(chu)的(de)型(xing)腔(qiang)內表(biao)面(mian)(mian)光潔度(du)高(gao)(gao)。所(suo)以,熔(rong)(rong)模(mo)鑄件(jian)的(de)表(biao)面(mian)(mian)光潔度(du)比(bi)一般鑄件(jian)的(de)高(gao)(gao),一般可達Ra1.6~3.2μm。


  熔模鑄(zhu)(zhu)造最大(da)(da)的優(you)點就是由于(yu)熔模鑄(zhu)(zhu)件有著很高的尺寸精度和(he)表面(mian)光潔(jie)度,所以可(ke)減少機(ji)械加工(gong)工(gong)作,只是在零件上要求較高的部位留少許加工(gong)余量即可(ke),甚至某(mou)些鑄(zhu)(zhu)件只留打磨、拋光余量,不(bu)必機(ji)械加工(gong)即可(ke)使(shi)用。由此可(ke)見,采(cai)用熔模鑄(zhu)(zhu)造方法,可(ke)以大(da)(da)量節省(sheng)機(ji)床(chuang)設備和(he)加工(gong)工(gong)時(shi),大(da)(da)幅度節約原材料(liao)金屬。


  不銹鋼(gang)各種鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)的(de)(de)主要特點比較,見(jian)表2-2。表中(zhong)包括利用(yong)金(jin)屬型永久型模及壓(ya)鑄(zhu)方面的(de)(de)鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)。實際(ji)直到(dao)最近,由于所(suo)用(yong)壓(ya)鑄(zhu)機的(de)(de)金(jin)屬配件(jian),包括壓(ya)型要承受(shou)強烈的(de)(de)熱沖擊,使(shi)金(jin)屬配件(jian)的(de)(de)使(shi)用(yong)壽命(ming)縮(suo)短,因此(ci)還沒有哪類(lei)鋼(gang)應用(yong)該鑄(zhu)造工(gong)藝(yi)可(ke)進行大批量(liang)生(sheng)(sheng)產。但是壓(ya)鑄(zhu)工(gong)藝(yi)具有很高的(de)(de)生(sheng)(sheng)產率,故研(yan)究不銹鋼(gang)壓(ya)鑄(zhu)法發(fa)展很快,已成(cheng)為現在生(sheng)(sheng)產鑄(zhu)件(jian)可(ke)行方法之一。


表 2.jpg


  熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)方(fang)法的(de)另一優點是,它可以(yi)鑄(zhu)造(zao)各種(zhong)合金的(de)復雜的(de)鑄(zhu)件,特別是可以(yi)鑄(zhu)造(zao)高溫(wen)合金鑄(zhu)件。如噴氣式發動(dong)機(ji)的(de)葉(xie)片(pian),其流線型外廓與(yu)冷卻用內腔,用機(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)工(gong)藝(yi)幾乎無法形成。用熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝(yi)生產(chan)不僅(jin)可以(yi)做到(dao)批(pi)量生產(chan),保證(zheng)了鑄(zhu)件的(de)一致性,而且避(bi)免了機(ji)械(xie)(xie)加(jia)工(gong)后殘留刀紋的(de)應力集(ji)中。它們的(de)基本工(gong)藝(yi)還是差(cha)距不大的(de),主(zhu)要是不銹鋼(gang)熔(rong)煉溫(wen)度略高,所采用的(de)造(zao)型材(cai)料及熔(rong)煉爐的(de)筑爐材(cai)料有差(cha)異。


  另外如果需(xu)要準確(que)區(qu)別鑄造(zao)(zao),則(ze)還需(xu)要說明(ming)兩(liang)者采用(yong)的是什么(me)工(gong)(gong)藝生(sheng)產,例如普通(tong)砂鑄、熔(rong)模鑄造(zao)(zao),熔(rong)模鑄造(zao)(zao)又分水玻璃工(gong)(gong)藝、硅(gui)酸乙酯工(gong)(gong)藝或(huo)硅(gui)溶膠工(gong)(gong)藝等等,沒有具體(ti)說明(ming)及產品生(sheng)產要求,很(hen)難明(ming)確(que)說明(ming)兩(liang)者間(jian)的具體(ti)差異(yi)。


  鑄(zhu)(zhu)造是將液(ye)體金屬澆注到鑄(zhu)(zhu)型,待其冷卻凝固后,以獲得(de)一定(ding)形狀和性能鑄(zhu)(zhu)件(jian)的成型方法。多數鑄(zhu)(zhu)件(jian)需要機械(xie)(xie)加工后方可(ke)使用,這類鑄(zhu)(zhu)件(jian)叫做鑄(zhu)(zhu)造毛坯。也有的不經(jing)過機械(xie)(xie)加工直接裝(zhuang)配到機器上即可(ke)使用。


  鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)有很多(duo),常分為(wei)砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)和特種(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)兩類。砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)即為(wei)型(xing)砂(sha)緊實(shi)成型(xing)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)。特種(zhong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)是與砂(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)不同(tong)的其他鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa),如金屬型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、壓力(li)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、離(li)心(xin)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、陶瓷(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)等。


 熔模鑄造工藝流程,見圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)及失蠟鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)在本(ben)質(zhi)上(shang)都是完全相同的(de)(de)。精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)的(de)(de)特(te)點是在設計上(shang)較(jiao)其他(ta)金(jin)屬成(cheng)型(xing)法具有(you)更(geng)大的(de)(de)靈活性(xing)。當鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)形狀復雜而(er)精(jing)(jing)(jing)度(du)要(yao)求又較(jiao)高時(shi),許多合金(jin)包括不銹鋼都可(ke)用(yong)此法生(sheng)產。鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)可(ke)達到較(jiao)高的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)度(du),因此鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)可(ke)以少加(jia)(jia)工或不需切削加(jia)(jia)工。此法與砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)相似,即在金(jin)屬澆注(zhu)、凝固(gu)后破壞(huai)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)取出鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)。但(dan)精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)又與其他(ta)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方(fang)法不同,即模樣和(he)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型(xing)都是一(yi)次性(xing)的(de)(de)。


  生(sheng)產蠟(la)模(mo)的(de)壓型根據所需(xu)鑄(zhu)件的(de)精度及壓型的(de)使用(yong)壽命,可選(xuan)用(yong)鋼、鋁、軟(ruan)金(jin)屬或橡(xiang)膠替材(cai)料來(lai)制造。


  精密(mi)鑄(zhu)件可由(you)實(shi)型法(fa)或(huo)陶瓷殼型法(fa)生產。實(shi)型法(fa)(見(jian)圖2-14)是用細(xi)的(de)硅膠涂料先在(zai)一(yi)次(ci)性(xing)的(de)模(mo)樣上(shang)涂刷一(yi)層(ceng),再(zai)撒上(shang)耐(nai)火沙子(zi),然后(hou)在(zai)模(mo)樣周圍灌以漿料,并讓其凝(ning)固。模(mo)樣因為沒有(you)分型面(mian),所以所有(you)尺寸(cun)公差(cha)都(dou)保證(zheng)一(yi)定的(de)精度。振動(dong)砂箱(xiang)使模(mo)樣周圍的(de)漿料密(mi)實(shi)而無氣泡(pao),并使水和固體材料分離,由(you)型箱(xiang)上(shang)部(bu)排出(chu)(chu)。將砂箱(xiang)倒(dao)置在(zai)烘爐(lu)中(zhong),使蠟模(mo)熔化蠟液流出(chu)(chu),即剩下鑄(zhu)型。鑄(zhu)型在(zai)高溫下進行(xing)焙燒,熔燒后(hou)當鑄(zhu)型還(huan)處(chu)在(zai)熱(re)狀態(tai)即準備進行(xing)澆注(zhu)。鑄(zhu)型按垂(chui)直方式排列,通常采用重力(li)(li)澆注(zhu),有(you)時也采用離心(xin)、真空或(huo)大氣壓(ya)力(li)(li)的(de)方法(fa),在(zai)熱(re)的(de)鑄(zhu)型中(zhong)進行(xing)澆注(zhu)。澆注(zhu)完畢后(hou),使鑄(zhu)型冷卻,然后(hou)破壞鑄(zhu)型取出(chu)(chu)鑄(zhu)件。


  陶(tao)瓷(ci)殼型鑄造(zao)由于制作鑄型的(de)(de)費用較實型鑄造(zao)法便宜(yi),這已被證實對(dui)精密(mi)鑄造(zao)生產者是有(you)利的(de)(de)。精鑄法的(de)(de)模樣是用蠟模在(zai)中心直澆口棒上(見圖(tu)2-14)。經組(zu)成(cheng)好的(de)(de)模組(zu)在(zai)合適(shi)的(de)(de)溶劑中仔細清洗,浸人(ren)硅酸乙酯中滴流(liu)(liu)幾(ji)分(fen)鐘。停止滴流(liu)(liu)后,將(jiang)模組(zu)放入流(liu)(liu)態床中涂刷(shua)(shua)熔融過(guo)的(de)(de)細石(shi)英粉(fen)漿(jiang)。浸漬(zi)、滴流(liu)(liu)及涂刷(shua)(shua)重復進行(xing)。第三次以(yi)后可用較粗的(de)(de)熔融過(guo)的(de)(de)石(shi)英砂涂刷(shua)(shua),一般(ban)涂刷(shua)(shua)5層就足夠了。陶(tao)瓷(ci)殼型鑄造(zao)占所有(you)精密(mi)鑄件的(de)(de)85%以(yi)上。


  蠟(la)模(mo)(mo)通常優于塑料(liao)模(mo)(mo)。因為(wei)它(ta)(ta)價格比較便宜而且容易焊成樹狀(zhuang)。由(you)于蠟(la)模(mo)(mo)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)對溫度具有敏(min)感(gan)性,故通常為(wei)它(ta)(ta)提供具有空(kong)調的(de)(de)房間(jian)。精(jing)密鑄(zhu)造(zao)法尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)公差(cha)的(de)(de)控制不僅要(yao)考慮(lv)鑄(zhu)件本身尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化,也要(yao)計算蠟(la)模(mo)(mo)及(ji)(ji)鑄(zhu)型(xing)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化。液態蠟(la)注入壓型(xing)后凝固及(ji)(ji)冷卻時收(shou)縮(suo),陶瓷殼型(xing)在(zai)高溫加(jia)熱時引起(qi)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化,鑄(zhu)造(zao)合金在(zai)凝固及(ji)(ji)隨(sui)后冷卻時的(de)(de)收(shou)縮(suo),所有這些(xie)尺(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化,都要(yao)通過制造(zao)壓型(xing)時來加(jia)以補償,而蠟(la)模(mo)(mo)是(shi)由(you)壓型(xing)直接制造(zao)出來的(de)(de)。


  常用的精密鑄造混合料(liao)(liao)中的耐(nai)火(huo)材料(liao)(liao)為細石英(ying)(ying)砂和石英(ying)(ying)粉(fen)。有時由于要(yao)獲得(de)高熔點或改進熱(re)穩定性(xing),也采用其他耐(nai)火(huo)材料(liao)(liao),如鋯石英(ying)(ying)、剛玉(yu)、氧化鎂,黏結劑包括硅(gui)酸乙酯及磷(lin)酸鎂。


 圖(tu)2-14是(shi)熔模鑄造工藝過程的(de)示意圖(tu)。


圖 14.jpg


  這些黏(nian)結(jie)劑在鑄型脫蠟后經過高(gao)溫(wen)(980~1100℃)焙燒,使可(ke)獲得足夠的強度。


  精密鑄造的(de)設計者在(zai)(zai)鑄件幾(ji)何形(xing)(xing)狀的(de)設計方(fang)面有著廣闊的(de)天地。在(zai)(zai)蠟模中應(ying)用水溶性蠟芯,就完全能生(sheng)產出內部輪(lun)廓相當(dang)復雜的(de)鑄件。這些芯子在(zai)(zai)形(xing)(xing)成(cheng)整個鑄型之(zhi)前,便(bian)從蠟模中被熔(rong)掉。在(zai)(zai)澆(jiao)注后(hou),不銹鋼(gang)鑄件可在(zai)(zai)專門的(de)鹽浴池中清理,從型芯形(xing)(xing)成(cheng)的(de)空腔中去除(chu)耐火鑄型。


 精密鑄(zhu)造的主要特(te)點(dian):


  ①. 精鑄件尺寸能很好地(di)控制且表面光(guang)潔(jie)度極佳。


  ②. 適(shi)用(yong)于生產幾何形狀(zhuang)復雜的鑄件。除表(biao)面(mian)需要進(jin)行切(qie)削加工外,可避免(mian)昂(ang)貴的裝配或加工費用(yong)。


  ③. 沒有像采用上、下箱(xiang)方法生產時那樣,在鑄件上存在分型線。


  ④. 成(cheng)本較(jiao)砂型(xing)鑄造為(wei)高。


 鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)設計者一直在考慮按照砂(sha)型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法或陶瓷型鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)法來生產(chan)(chan)質(zhi)(zhi)(zhi)量超(chao)過4.54kg的精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)件。用精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)(zao)法生產(chan)(chan)尺(chi)寸(cun)較小、形狀復雜的鑄(zhu)(zhu)件已(yi)得到普遍(bian)的認可(ke)和承認。但這種情況還正在變(bian)化(hua),已(yi)經生產(chan)(chan)了許多(duo)質(zhi)(zhi)(zhi)量為(wei)22.7~45.4kg的精(jing)密(mi)鑄(zhu)(zhu)件,事實(shi)上已(yi)生產(chan)(chan)過一些鋼鑄(zhu)(zhu)件,其質(zhi)(zhi)(zhi)量已(yi)達227kg。


由(you)此可(ke)見,如果零件尺寸較大,設(she)計者沒有理由(you)排(pai)除采(cai)用精密鑄(zhu)造法生產的(de)可(ke)能性。