不銹鋼精密鑄造的機械性能比鑄鐵高,但其鑄造(zao)性能卻比鑄鐵差,屬于熔模精密鑄造或精密鑄造。不銹鋼具有熔點較高,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。
所謂熔(rong)模(mo)(mo)鑄(zhu)造(zao)工(gong)藝,簡單說就是用易熔(rong)材(例如蠟料(liao)或塑料(liao))制成(cheng)可熔(rong)性(xing)模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)(簡稱熔(rong)模(mo)(mo)或模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing)),在(zai)其上涂覆(fu)若干層特制的耐(nai)火涂料(liao),經過(guo)干燥和硬化(hua)形成(cheng)一個(ge)整體型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)后(hou),再用蒸汽或熱水(shui)從型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)中熔(rong)掉模(mo)(mo)型(xing)(xing)(xing)(xing),然后(hou)把型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)置于(yu)(yu)砂(sha)箱中,在(zai)其四周填充干砂(sha)造(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing),最后(hou)將鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)放入(ru)焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)爐中經過(guo)高溫焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)(如采(cai)用高強度型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)時(shi),可不必造(zao)型(xing)(xing)(xing)(xing)而將脫模(mo)(mo)后(hou)的型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)直(zhi)接焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)),鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)或型(xing)(xing)(xing)(xing)殼(ke)經焙(bei)(bei)燒(shao)(shao)后(hou),于(yu)(yu)其中澆注熔(rong)融金(jin)屬而得到鑄(zhu)件。
熔(rong)模鑄(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)精度較(jiao)高(gao),一般可達CT4~6(砂型(xing)鑄(zhu)造(zao)為CT10~13,壓(ya)鑄(zhu)為CT5~7),當然由于熔(rong)模鑄(zhu)造(zao)的(de)工藝過(guo)程復雜,影響鑄(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)精度的(de)因素較(jiao)多,例如(ru)模料的(de)收(shou)縮、熔(rong)模的(de)變(bian)(bian)(bian)形、型(xing)殼在(zai)加(jia)熱和冷卻過(guo)程中的(de)線(xian)量(liang)變(bian)(bian)(bian)化、合(he)金的(de)收(shou)縮率以及(ji)在(zai)凝固過(guo)程中鑄(zhu)件(jian)的(de)變(bian)(bian)(bian)形等,所以普通熔(rong)模鑄(zhu)件(jian)的(de)尺(chi)(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)精度雖然較(jiao)高(gao),但(dan)其(qi)一致性仍需提高(gao)(采用(yong)中、高(gao)溫蠟料的(de)鑄(zhu)件(jian)尺(chi)(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)一致性要提高(gao)很(hen)多)。
壓(ya)(ya)制熔(rong)模(mo)時,采用(yong)型腔(qiang)表面(mian)(mian)光潔度高(gao)(gao)的壓(ya)(ya)型,因此,熔(rong)模(mo)的表面(mian)(mian)光潔度也比較高(gao)(gao)。此外,型殼由耐(nai)高(gao)(gao)溫的特殊黏結劑(ji)和(he)耐(nai)火材(cai)料(liao)配制成的耐(nai)火涂料(liao)涂掛在熔(rong)模(mo)上而制成,與熔(rong)融金屬直接接觸的型腔(qiang)內表面(mian)(mian)光潔度高(gao)(gao)。所以,熔(rong)模(mo)鑄(zhu)件(jian)的表面(mian)(mian)光潔度比一般(ban)鑄(zhu)件(jian)的高(gao)(gao),一般(ban)可達Ra1.6~3.2μm。
熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)造最大(da)的優點就是由(you)于熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)件(jian)有著很高(gao)的尺寸精度和表面光(guang)潔度,所以可(ke)減(jian)少機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)工(gong)作,只是在(zai)零件(jian)上要求較高(gao)的部位留少許(xu)加(jia)工(gong)余(yu)(yu)量(liang)即可(ke),甚(shen)至某些鑄(zhu)(zhu)件(jian)只留打(da)磨、拋光(guang)余(yu)(yu)量(liang),不必機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)即可(ke)使用(yong)。由(you)此可(ke)見(jian),采用(yong)熔模(mo)(mo)鑄(zhu)(zhu)造方(fang)法,可(ke)以大(da)量(liang)節(jie)省機(ji)(ji)床設備(bei)和加(jia)工(gong)工(gong)時,大(da)幅度節(jie)約原材(cai)料金屬。
不銹鋼(gang)(gang)(gang)各種鑄造工(gong)(gong)藝(yi)的主要特點比較,見(jian)表2-2。表中包括利用(yong)金屬型永久型模及壓(ya)鑄方面的鑄造工(gong)(gong)藝(yi)。實際直到最(zui)近,由于所用(yong)壓(ya)鑄機的金屬配件,包括壓(ya)型要承受強烈(lie)的熱沖擊(ji),使金屬配件的使用(yong)壽(shou)命縮短(duan),因此還沒有哪類鋼(gang)(gang)(gang)應(ying)用(yong)該鑄造工(gong)(gong)藝(yi)可進行大批(pi)量生(sheng)產。但是(shi)壓(ya)鑄工(gong)(gong)藝(yi)具(ju)有很高的生(sheng)產率,故研究(jiu)不銹鋼(gang)(gang)(gang)壓(ya)鑄法發展(zhan)很快,已成為現在生(sheng)產鑄件可行方法之(zhi)一。

熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法(fa)的(de)(de)(de)(de)另一優點是,它(ta)可以(yi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造各種合(he)金的(de)(de)(de)(de)復雜的(de)(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian),特別是可以(yi)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造高溫合(he)金鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)。如噴氣式發動機的(de)(de)(de)(de)葉片,其流線型(xing)外廓與冷卻用(yong)內腔,用(yong)機械(xie)加(jia)工(gong)工(gong)藝幾乎無(wu)法(fa)形成。用(yong)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造工(gong)藝生產不僅可以(yi)做到(dao)批(pi)量生產,保證了鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)一致性,而且避免了機械(xie)加(jia)工(gong)后殘(can)留刀紋(wen)的(de)(de)(de)(de)應力集中。它(ta)們的(de)(de)(de)(de)基本工(gong)藝還是差(cha)距不大的(de)(de)(de)(de),主要是不銹鋼熔(rong)煉溫度略高,所采用(yong)的(de)(de)(de)(de)造型(xing)材(cai)料及熔(rong)煉爐的(de)(de)(de)(de)筑爐材(cai)料有差(cha)異。
另外如(ru)果需(xu)要(yao)(yao)準確區別鑄(zhu)造,則還需(xu)要(yao)(yao)說明兩者采用的(de)是什么(me)工(gong)藝生(sheng)產,例如(ru)普通砂鑄(zhu)、熔(rong)模鑄(zhu)造,熔(rong)模鑄(zhu)造又分(fen)水玻璃工(gong)藝、硅(gui)酸乙酯工(gong)藝或硅(gui)溶膠工(gong)藝等(deng)等(deng),沒有具體說明及產品生(sheng)產要(yao)(yao)求(qiu),很難明確說明兩者間的(de)具體差異。
鑄(zhu)(zhu)造是將液體金屬澆注到鑄(zhu)(zhu)型(xing),待其冷卻凝固后,以獲得一定形狀和性能鑄(zhu)(zhu)件的(de)成(cheng)型(xing)方法。多數鑄(zhu)(zhu)件需要(yao)機(ji)械加工后方可使用,這類(lei)鑄(zhu)(zhu)件叫(jiao)做鑄(zhu)(zhu)造毛(mao)坯。也有的(de)不(bu)經(jing)過機(ji)械加工直接裝配到機(ji)器上(shang)即(ji)可使用。
鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)(fang)法(fa)有很多(duo),常(chang)分為砂(sha)(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)和特種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)兩類。砂(sha)(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)即為型(xing)砂(sha)(sha)緊實成(cheng)型(xing)的鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)(fang)法(fa)。特種鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)是與砂(sha)(sha)型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)不同的其他(ta)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)方(fang)(fang)法(fa),如金屬型(xing)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、壓力鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、離心鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)、陶(tao)瓷(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)等。
熔模鑄造(zao)工藝流程,見圖 2-13。

熔模(mo)鑄(zhu)(zhu)造(zao)、精密鑄(zhu)(zhu)造(zao)及(ji)失蠟(la)鑄(zhu)(zhu)造(zao)在本質(zhi)上都是(shi)完全相同的(de)。精密鑄(zhu)(zhu)造(zao)的(de)特點是(shi)在設計上較其他(ta)金屬(shu)成型(xing)法(fa)(fa)具有更(geng)大的(de)靈活(huo)性。當鑄(zhu)(zhu)件形狀復雜而精度(du)要求又(you)較高(gao)時,許多合(he)金包括不(bu)銹鋼都可(ke)(ke)用此法(fa)(fa)生產。鑄(zhu)(zhu)件可(ke)(ke)達到較高(gao)的(de)精度(du),因此鑄(zhu)(zhu)件可(ke)(ke)以少加工或(huo)不(bu)需(xu)切削(xue)加工。此法(fa)(fa)與砂型(xing)鑄(zhu)(zhu)造(zao)相似,即在金屬(shu)澆注、凝固(gu)后破壞鑄(zhu)(zhu)型(xing)取出鑄(zhu)(zhu)件。但精密鑄(zhu)(zhu)造(zao)又(you)與其他(ta)鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法(fa)(fa)不(bu)同,即模(mo)樣和鑄(zhu)(zhu)型(xing)都是(shi)一次(ci)性的(de)。
生產蠟(la)模的壓型(xing)根據(ju)所需(xu)鑄件的精度及壓型(xing)的使用壽命,可選用鋼、鋁、軟金屬或橡膠替材料來(lai)制(zhi)造。
精密(mi)鑄(zhu)件(jian)可由(you)實(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)法或(huo)陶瓷(ci)殼型(xing)(xing)(xing)(xing)法生產。實(shi)(shi)型(xing)(xing)(xing)(xing)法(見圖2-14)是用(yong)細的(de)(de)(de)硅(gui)膠(jiao)涂料(liao)(liao)先在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)次性的(de)(de)(de)模(mo)樣(yang)上涂刷(shua)一(yi)(yi)層(ceng),再撒上耐火沙子,然后在(zai)(zai)(zai)模(mo)樣(yang)周圍(wei)灌(guan)以漿料(liao)(liao),并(bing)讓其(qi)凝固。模(mo)樣(yang)因為沒(mei)有(you)分型(xing)(xing)(xing)(xing)面,所以所有(you)尺(chi)寸公差(cha)都保證一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)精度。振動(dong)砂箱使(shi)模(mo)樣(yang)周圍(wei)的(de)(de)(de)漿料(liao)(liao)密(mi)實(shi)(shi)而無氣(qi)(qi)泡,并(bing)使(shi)水和(he)固體材料(liao)(liao)分離,由(you)型(xing)(xing)(xing)(xing)箱上部排出(chu)。將(jiang)砂箱倒置在(zai)(zai)(zai)烘爐中,使(shi)蠟模(mo)熔化蠟液流出(chu),即(ji)剩下鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)。鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)下進(jin)(jin)行焙燒,熔燒后當鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)還處在(zai)(zai)(zai)熱狀態(tai)即(ji)準(zhun)備進(jin)(jin)行澆(jiao)(jiao)注(zhu)。鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)按垂直方式排列,通常采(cai)用(yong)重力(li)澆(jiao)(jiao)注(zhu),有(you)時也采(cai)用(yong)離心、真空或(huo)大氣(qi)(qi)壓力(li)的(de)(de)(de)方法,在(zai)(zai)(zai)熱的(de)(de)(de)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)中進(jin)(jin)行澆(jiao)(jiao)注(zhu)。澆(jiao)(jiao)注(zhu)完畢(bi)后,使(shi)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)冷(leng)卻,然后破壞(huai)鑄(zhu)型(xing)(xing)(xing)(xing)取出(chu)鑄(zhu)件(jian)。
陶瓷殼(ke)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)由(you)于(yu)制作(zuo)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型的(de)(de)(de)(de)費用較實(shi)(shi)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)法便宜(yi),這已(yi)被證實(shi)(shi)對精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)生產(chan)者是(shi)有(you)利的(de)(de)(de)(de)。精鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)法的(de)(de)(de)(de)模(mo)樣是(shi)用蠟模(mo)在(zai)中心(xin)直澆口(kou)棒上(見圖2-14)。經(jing)組(zu)(zu)成好的(de)(de)(de)(de)模(mo)組(zu)(zu)在(zai)合適的(de)(de)(de)(de)溶劑中仔(zi)細(xi)清洗(xi),浸人硅酸(suan)乙酯中滴(di)(di)(di)流幾分鐘。停(ting)止滴(di)(di)(di)流后,將模(mo)組(zu)(zu)放入流態(tai)床中涂(tu)刷熔融過的(de)(de)(de)(de)細(xi)石英粉漿。浸漬、滴(di)(di)(di)流及涂(tu)刷重復(fu)進行。第三次以(yi)(yi)后可用較粗(cu)的(de)(de)(de)(de)熔融過的(de)(de)(de)(de)石英砂(sha)涂(tu)刷,一般涂(tu)刷5層就足夠了。陶瓷殼(ke)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)占所有(you)精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)(de)(de)85%以(yi)(yi)上。
蠟模通常(chang)優于塑料模。因(yin)為它(ta)價格比較(jiao)便宜而且容易焊成樹狀。由于蠟模尺寸(cun)(cun)對溫度具有(you)敏感性,故通常(chang)為它(ta)提供(gong)具有(you)空調的房間。精密鑄(zhu)造(zao)(zao)法(fa)尺寸(cun)(cun)公(gong)差(cha)的控制(zhi)(zhi)不僅(jin)要(yao)(yao)考(kao)慮鑄(zhu)件本身尺寸(cun)(cun)的變(bian)化(hua)(hua),也要(yao)(yao)計算蠟模及(ji)鑄(zhu)型尺寸(cun)(cun)的變(bian)化(hua)(hua)。液態蠟注入壓型后凝固及(ji)冷卻(que)時收縮,陶瓷殼型在(zai)高(gao)溫加熱時引起尺寸(cun)(cun)的變(bian)化(hua)(hua),鑄(zhu)造(zao)(zao)合金在(zai)凝固及(ji)隨后冷卻(que)時的收縮,所有(you)這些(xie)尺寸(cun)(cun)的變(bian)化(hua)(hua),都要(yao)(yao)通過制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)壓型時來加以補償,而蠟模是由壓型直(zhi)接(jie)制(zhi)(zhi)造(zao)(zao)出來的。
常用(yong)的精密鑄(zhu)造混合(he)料中的耐(nai)火材料為細石英砂(sha)和石英粉(fen)。有(you)時(shi)由于要獲得高熔點或改進熱(re)穩定性,也采用(yong)其他(ta)耐(nai)火材料,如鋯石英、剛玉、氧化鎂,黏結劑包(bao)括硅酸乙酯及磷酸鎂。
圖(tu)2-14是熔模鑄造工藝(yi)過(guo)程的示意(yi)圖(tu)。

這些黏結(jie)劑(ji)在鑄型脫蠟后經過高溫(980~1100℃)焙燒(shao),使可獲得足夠(gou)的(de)強度。
精(jing)密(mi)鑄(zhu)造的(de)設計者在(zai)(zai)鑄(zhu)件幾(ji)何形(xing)狀的(de)設計方(fang)面有(you)著廣闊的(de)天(tian)地。在(zai)(zai)蠟(la)模中應用水溶性蠟(la)芯,就完全能生產(chan)出內部(bu)輪(lun)廓相當復雜(za)的(de)鑄(zhu)件。這些芯子(zi)在(zai)(zai)形(xing)成(cheng)整個(ge)鑄(zhu)型之(zhi)前,便從蠟(la)模中被熔掉(diao)。在(zai)(zai)澆注后,不銹鋼(gang)鑄(zhu)件可在(zai)(zai)專門的(de)鹽浴池中清(qing)理,從型芯形(xing)成(cheng)的(de)空腔(qiang)中去除耐火鑄(zhu)型。
精密(mi)鑄造的主要(yao)特點:
①. 精鑄件尺寸(cun)能很好地控制(zhi)且表面(mian)光潔度極(ji)佳。
②. 適用于生產幾何(he)形狀復雜(za)的鑄件。除表面需要進行切削加工外,可(ke)避(bi)免昂貴的裝配或加工費用。
③. 沒有(you)像采(cai)用上、下(xia)箱方(fang)法生產時(shi)那樣(yang),在鑄件上存在分型(xing)線。
④. 成(cheng)本較砂型鑄造為(wei)高。
鑄(zhu)造設計者一(yi)(yi)直在考(kao)慮按照砂型鑄(zhu)造方(fang)法或陶瓷型鑄(zhu)造方(fang)法來生(sheng)產質(zhi)量超過4.54kg的精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)件(jian)。用精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)造法生(sheng)產尺寸(cun)較(jiao)小(xiao)、形狀復雜的鑄(zhu)件(jian)已得(de)到普遍的認可和(he)承認。但這種(zhong)情(qing)況還正在變化,已經(jing)生(sheng)產了許多(duo)質(zhi)量為(wei)22.7~45.4kg的精(jing)密(mi)(mi)鑄(zhu)件(jian),事(shi)實上已生(sheng)產過一(yi)(yi)些鋼鑄(zhu)件(jian),其質(zhi)量已達227kg。
由(you)此可見(jian),如果(guo)零件尺寸較(jiao)大,設(she)計者沒有理由(you)排除采用精密鑄造法生產的(de)可能性。

