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)鑄造(zao)(zao)工(gong)藝(yi),簡單說(shuo)就(jiu)是用易熔(rong)材(例(li)如蠟料(liao)(liao)或塑料(liao)(liao))制成(cheng)可熔(rong)性模(mo)(mo)型(xing)(簡稱熔(rong)模(mo)(mo)或模(mo)(mo)型(xing)),在其(qi)上涂(tu)覆若干(gan)層特制的耐(nai)火涂(tu)料(liao)(liao),經過(guo)干(gan)燥(zao)和硬(ying)化形成(cheng)一個整體型(xing)殼(ke)(ke)后(hou)(hou),再用蒸汽或熱水(shui)從(cong)型(xing)殼(ke)(ke)中熔(rong)掉模(mo)(mo)型(xing),然后(hou)(hou)把(ba)型(xing)殼(ke)(ke)置于(yu)砂箱中,在其(qi)四(si)周填充干(gan)砂造(zao)(zao)型(xing),最后(hou)(hou)將鑄型(xing)放入焙燒(shao)(shao)爐中經過(guo)高(gao)溫(wen)焙燒(shao)(shao)(如采用高(gao)強度(du)型(xing)殼(ke)(ke)時,可不必造(zao)(zao)型(xing)而將脫模(mo)(mo)后(hou)(hou)的型(xing)殼(ke)(ke)直接焙燒(shao)(shao)),鑄型(xing)或型(xing)殼(ke)(ke)經焙燒(shao)(shao)后(hou)(hou),于(yu)其(qi)中澆注熔(rong)融(rong)金屬而得到(dao)鑄件。


  熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺寸精(jing)度較高(gao),一般可達CT4~6(砂型鑄(zhu)(zhu)造為(wei)CT10~13,壓(ya)鑄(zhu)(zhu)為(wei)CT5~7),當然(ran)(ran)由于熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造的(de)(de)工藝過程(cheng)復雜,影響鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺寸精(jing)度的(de)(de)因素較多,例(li)如(ru)模料的(de)(de)收縮(suo)、熔(rong)模的(de)(de)變(bian)形、型殼在加熱和冷卻過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)線量變(bian)化(hua)、合金的(de)(de)收縮(suo)率以(yi)及(ji)在凝固過程(cheng)中(zhong)鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)變(bian)形等,所以(yi)普通熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)件(jian)的(de)(de)尺寸精(jing)度雖然(ran)(ran)較高(gao),但(dan)其一致性仍需提高(gao)(采用(yong)中(zhong)、高(gao)溫(wen)蠟(la)料的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)尺寸一致性要(yao)提高(gao)很多)。


  壓(ya)制熔模(mo)(mo)時,采用型腔(qiang)(qiang)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔(jie)度高的(de)(de)壓(ya)型,因此,熔模(mo)(mo)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔(jie)度也比較高。此外,型殼(ke)由耐(nai)(nai)(nai)高溫的(de)(de)特殊黏結劑和耐(nai)(nai)(nai)火材(cai)料配制成(cheng)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)火涂(tu)料涂(tu)掛在熔模(mo)(mo)上而制成(cheng),與熔融金屬直接接觸的(de)(de)型腔(qiang)(qiang)內表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔(jie)度高。所以,熔模(mo)(mo)鑄件的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)光潔(jie)度比一般(ban)鑄件的(de)(de)高,一般(ban)可(ke)達Ra1.6~3.2μm。


  熔(rong)(rong)模鑄造最大(da)的優(you)點就是(shi)由于(yu)熔(rong)(rong)模鑄件有著很高(gao)的尺寸(cun)精度和表面(mian)光(guang)潔度,所以可(ke)(ke)減少(shao)機(ji)械加(jia)工(gong)工(gong)作,只(zhi)是(shi)在零件上要求較(jiao)高(gao)的部位留少(shao)許加(jia)工(gong)余量(liang)即可(ke)(ke),甚至某些(xie)鑄件只(zhi)留打磨、拋光(guang)余量(liang),不必(bi)機(ji)械加(jia)工(gong)即可(ke)(ke)使(shi)用(yong)。由此(ci)可(ke)(ke)見,采用(yong)熔(rong)(rong)模鑄造方(fang)法(fa),可(ke)(ke)以大(da)量(liang)節省機(ji)床設備和加(jia)工(gong)工(gong)時,大(da)幅度節約原材料金屬。


  不(bu)銹(xiu)鋼(gang)各種鑄(zhu)造工(gong)(gong)藝(yi)的(de)主要特(te)點(dian)比較,見表(biao)2-2。表(biao)中包括利用(yong)金(jin)屬(shu)型(xing)永久型(xing)模及壓鑄(zhu)方面的(de)鑄(zhu)造工(gong)(gong)藝(yi)。實際直到(dao)最近,由于所(suo)用(yong)壓鑄(zhu)機的(de)金(jin)屬(shu)配(pei)件,包括壓型(xing)要承受(shou)強(qiang)烈的(de)熱沖(chong)擊(ji),使金(jin)屬(shu)配(pei)件的(de)使用(yong)壽命縮短,因(yin)此(ci)還沒(mei)有哪類鋼(gang)應用(yong)該鑄(zhu)造工(gong)(gong)藝(yi)可(ke)進行大批量生(sheng)產(chan)。但(dan)是(shi)壓鑄(zhu)工(gong)(gong)藝(yi)具有很高(gao)的(de)生(sheng)產(chan)率(lv),故研究不(bu)銹(xiu)鋼(gang)壓鑄(zhu)法發展很快,已成為現(xian)在生(sheng)產(chan)鑄(zhu)件可(ke)行方法之一。


表 2.jpg


  熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)方法的(de)(de)另一優點(dian)是(shi),它(ta)可(ke)以(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)各種(zhong)合(he)金(jin)的(de)(de)復(fu)雜(za)的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian),特(te)別是(shi)可(ke)以(yi)鑄(zhu)(zhu)造(zao)高溫合(he)金(jin)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)。如噴氣式發動機的(de)(de)葉(xie)片,其流線(xian)型(xing)外廓與冷卻用(yong)內腔,用(yong)機械(xie)加工(gong)工(gong)藝幾乎無法形(xing)成(cheng)。用(yong)熔(rong)模鑄(zhu)(zhu)造(zao)工(gong)藝生(sheng)產不僅可(ke)以(yi)做到批量生(sheng)產,保證了(le)(le)鑄(zhu)(zhu)件(jian)(jian)(jian)的(de)(de)一致性,而且(qie)避(bi)免了(le)(le)機械(xie)加工(gong)后(hou)殘留刀紋的(de)(de)應(ying)力集中。它(ta)們的(de)(de)基本(ben)工(gong)藝還是(shi)差距不大的(de)(de),主要(yao)是(shi)不銹(xiu)鋼熔(rong)煉溫度略高,所采用(yong)的(de)(de)造(zao)型(xing)材料(liao)及熔(rong)煉爐的(de)(de)筑爐材料(liao)有差異。


  另外如果需(xu)要(yao)(yao)準確(que)區別鑄造,則還需(xu)要(yao)(yao)說明兩者(zhe)采用的(de)是(shi)什么工(gong)藝(yi)(yi)生產,例(li)如普通砂鑄、熔模鑄造,熔模鑄造又分水玻璃工(gong)藝(yi)(yi)、硅酸乙酯工(gong)藝(yi)(yi)或硅溶膠工(gong)藝(yi)(yi)等等,沒有具(ju)體說明及產品生產要(yao)(yao)求(qiu),很難明確(que)說明兩者(zhe)間的(de)具(ju)體差(cha)異。


  鑄(zhu)造是將(jiang)液體金屬澆注到鑄(zhu)型,待其(qi)冷卻凝固后(hou),以獲得一定形狀(zhuang)和性能鑄(zhu)件(jian)的成型方法。多數鑄(zhu)件(jian)需要機械加工后(hou)方可使用,這類(lei)鑄(zhu)件(jian)叫做鑄(zhu)造毛坯。也有的不經過機械加工直(zhi)接裝配到機器上(shang)即(ji)可使用。


  鑄(zhu)造(zao)方法有很多,常分為砂型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)和特種鑄(zhu)造(zao)兩類。砂型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)即為型(xing)(xing)砂緊實成型(xing)(xing)的鑄(zhu)造(zao)方法。特種鑄(zhu)造(zao)是與砂型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)不(bu)同的其他鑄(zhu)造(zao)方法,如金(jin)屬型(xing)(xing)鑄(zhu)造(zao)、壓力鑄(zhu)造(zao)、離心鑄(zhu)造(zao)、熔模鑄(zhu)造(zao)、陶瓷鑄(zhu)造(zao)等。


 熔模鑄造(zao)工(gong)藝流程,見圖 2-13。


圖 13.jpg


  熔模鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)、精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)及失蠟鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)在(zai)本質上(shang)都(dou)(dou)是(shi)完全相(xiang)同的。精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)的特點是(shi)在(zai)設計(ji)上(shang)較(jiao)其他金(jin)屬成型法(fa)(fa)(fa)具有更大的靈活性。當(dang)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)形狀復雜而精度要(yao)求又(you)較(jiao)高(gao)時,許多合金(jin)包括不(bu)銹鋼都(dou)(dou)可用此(ci)(ci)法(fa)(fa)(fa)生產(chan)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)可達到較(jiao)高(gao)的精度,因此(ci)(ci)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)可以少加工(gong)或不(bu)需切削加工(gong)。此(ci)(ci)法(fa)(fa)(fa)與砂型鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)相(xiang)似,即在(zai)金(jin)屬澆注、凝固(gu)后破壞鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型取出(chu)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)。但精密鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)又(you)與其他鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)造(zao)(zao)(zao)方法(fa)(fa)(fa)不(bu)同,即模樣(yang)和鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)型都(dou)(dou)是(shi)一次性的。


  生產蠟模的壓型(xing)根據所(suo)需(xu)鑄(zhu)件的精度及(ji)壓型(xing)的使用壽命,可選用鋼、鋁、軟金屬或橡膠替材料來制造。


  精密鑄(zhu)(zhu)件可由(you)(you)實型(xing)(xing)法或陶瓷殼型(xing)(xing)法生產。實型(xing)(xing)法(見圖(tu)2-14)是用(yong)細的硅膠涂(tu)料(liao)(liao)先在(zai)一(yi)次性的模(mo)樣(yang)上涂(tu)刷一(yi)層,再撒(sa)上耐火(huo)沙子,然(ran)后在(zai)模(mo)樣(yang)周圍灌以(yi)漿料(liao)(liao),并讓其凝固。模(mo)樣(yang)因為沒有(you)分(fen)型(xing)(xing)面,所(suo)以(yi)所(suo)有(you)尺寸公差(cha)都(dou)保(bao)證一(yi)定(ding)的精度。振動砂(sha)箱(xiang)使模(mo)樣(yang)周圍的漿料(liao)(liao)密實而無氣泡,并使水和固體材料(liao)(liao)分(fen)離,由(you)(you)型(xing)(xing)箱(xiang)上部(bu)排出(chu)。將砂(sha)箱(xiang)倒置在(zai)烘爐中,使蠟(la)模(mo)熔化蠟(la)液流出(chu),即剩下(xia)(xia)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)。鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)在(zai)高溫下(xia)(xia)進行(xing)焙(bei)燒(shao),熔燒(shao)后當(dang)鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)還處在(zai)熱狀態即準備進行(xing)澆(jiao)注。鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)按垂(chui)直方式排列,通(tong)常采用(yong)重力澆(jiao)注,有(you)時也采用(yong)離心(xin)、真(zhen)空或大氣壓力的方法,在(zai)熱的鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)中進行(xing)澆(jiao)注。澆(jiao)注完畢后,使鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)冷卻(que),然(ran)后破壞鑄(zhu)(zhu)型(xing)(xing)取出(chu)鑄(zhu)(zhu)件。


  陶瓷殼型鑄造(zao)(zao)由于制作鑄型的(de)(de)費用較(jiao)實型鑄造(zao)(zao)法便宜,這已被(bei)證(zheng)實對精密鑄造(zao)(zao)生產(chan)者是(shi)有利的(de)(de)。精鑄法的(de)(de)模樣(yang)是(shi)用蠟模在中(zhong)(zhong)心直澆口棒上(見圖2-14)。經組成好(hao)的(de)(de)模組在合(he)適的(de)(de)溶劑中(zhong)(zhong)仔細(xi)清洗,浸人硅酸乙酯中(zhong)(zhong)滴流(liu)(liu)幾分鐘。停(ting)止滴流(liu)(liu)后,將(jiang)模組放入流(liu)(liu)態床中(zhong)(zhong)涂刷(shua)(shua)熔融過的(de)(de)細(xi)石英粉漿。浸漬(zi)、滴流(liu)(liu)及涂刷(shua)(shua)重復進行(xing)。第三次以(yi)后可(ke)用較(jiao)粗的(de)(de)熔融過的(de)(de)石英砂涂刷(shua)(shua),一般涂刷(shua)(shua)5層就足夠了(le)。陶瓷殼型鑄造(zao)(zao)占所有精密鑄件的(de)(de)85%以(yi)上。


  蠟(la)模(mo)(mo)通常(chang)優于塑(su)料(liao)模(mo)(mo)。因為它(ta)價(jia)格比較便宜而(er)且容易焊成樹狀。由(you)于蠟(la)模(mo)(mo)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)對溫度具(ju)有(you)敏感性(xing),故通常(chang)為它(ta)提供具(ju)有(you)空調的(de)(de)房間。精密鑄(zhu)造(zao)(zao)法尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)公(gong)差的(de)(de)控(kong)制不僅要考慮鑄(zhu)件本身尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua),也要計算蠟(la)模(mo)(mo)及(ji)鑄(zhu)型(xing)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua)。液態蠟(la)注入壓型(xing)后凝固及(ji)冷(leng)卻(que)時收縮(suo),陶瓷(ci)殼型(xing)在高溫加(jia)熱時引起尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua),鑄(zhu)造(zao)(zao)合金在凝固及(ji)隨后冷(leng)卻(que)時的(de)(de)收縮(suo),所有(you)這些尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)的(de)(de)變(bian)化(hua),都要通過制造(zao)(zao)壓型(xing)時來加(jia)以(yi)補償,而(er)蠟(la)模(mo)(mo)是由(you)壓型(xing)直(zhi)接制造(zao)(zao)出來的(de)(de)。


  常用(yong)(yong)的精密鑄造混合料中的耐火材料為細石英砂和石英粉。有(you)時由于要獲得(de)高熔點或改進熱(re)穩定性,也采(cai)用(yong)(yong)其他耐火材料,如鋯(gao)石英、剛玉、氧化鎂,黏結劑包括硅酸(suan)乙酯及磷(lin)酸(suan)鎂。


 圖2-14是(shi)熔模鑄造工藝(yi)過(guo)程的示意圖。


圖 14.jpg


  這些黏結劑在鑄型脫(tuo)蠟后經過高溫(980~1100℃)焙燒,使可獲得足夠的強度。


  精(jing)密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造的(de)設(she)計者在鑄(zhu)(zhu)(zhu)件幾何形(xing)狀(zhuang)的(de)設(she)計方(fang)面有(you)著廣闊的(de)天(tian)地。在蠟(la)模中應用水溶性蠟(la)芯(xin)(xin),就完全(quan)能(neng)生產出(chu)內部輪(lun)廓相當復雜的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件。這些芯(xin)(xin)子(zi)在形(xing)成整個(ge)鑄(zhu)(zhu)(zhu)型之前,便從蠟(la)模中被(bei)熔(rong)掉。在澆注后,不銹(xiu)鋼鑄(zhu)(zhu)(zhu)件可在專門的(de)鹽浴池中清理(li),從型芯(xin)(xin)形(xing)成的(de)空腔中去除耐火鑄(zhu)(zhu)(zhu)型。


 精密鑄造(zao)的主要特點:


  ①. 精鑄件尺寸能很(hen)好(hao)地控制且(qie)表面光潔(jie)度極佳。


  ②. 適用于生產幾(ji)何形狀(zhuang)復雜的鑄件。除表面需(xu)要進行切削(xue)加(jia)工外,可避免昂貴的裝(zhuang)配或加(jia)工費用。


  ③. 沒有(you)像采用上(shang)、下箱方法生(sheng)產時(shi)那樣,在鑄件上(shang)存在分型線(xian)。


  ④. 成本較砂型鑄造為(wei)高。


 鑄(zhu)(zhu)(zhu)造設計者一(yi)直在考慮(lv)按(an)照砂型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法(fa)或陶(tao)瓷(ci)型鑄(zhu)(zhu)(zhu)造方法(fa)來生(sheng)產(chan)質(zhi)(zhi)量(liang)超過(guo)4.54kg的(de)精(jing)密鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)。用精(jing)密鑄(zhu)(zhu)(zhu)造法(fa)生(sheng)產(chan)尺寸較小、形狀復雜的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian)已得到普遍的(de)認(ren)可(ke)和(he)承認(ren)。但這(zhe)種(zhong)情況還正在變化(hua),已經生(sheng)產(chan)了許多質(zhi)(zhi)量(liang)為(wei)22.7~45.4kg的(de)精(jing)密鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian),事實上(shang)已生(sheng)產(chan)過(guo)一(yi)些鋼鑄(zhu)(zhu)(zhu)件(jian)(jian),其(qi)質(zhi)(zhi)量(liang)已達227kg。


由(you)此可(ke)見,如果零件尺(chi)寸(cun)較(jiao)大,設計者(zhe)沒有理由(you)排除(chu)采用(yong)精密鑄造法生產的(de)可(ke)能性。